C++: Хроники Дурки🚑: “Ладно, искать баги в компиляторах весело, но недостаточно. Давайте пои…”

Ладно, искать баги в компиляторах весело, но недостаточно.

Давайте поиграемся в чуть более интересные игры.

Вспомним, что у нас в С++ есть правило: структура не может иметь нулевой размер. Потому что у ее инстанса должен быть адрес, и здесь С++ как-то забыл про Zero Cost и все такое.

Зато С++ вспомнил про Zero Cost, когда мы примешиваем пустую структуру в наследование другой.

struct Empty1 {};
struct Empty2 {};

struct NonEmpty {
    int Value;
};

struct MyClass1
    :public NonEmpty
    ,public Empty1
    ,public Empty2
{
};

struct MyClass2
    :public Empty1
    ,public NonEmpty
    ,public Empty2
{
};

struct MyClass3
    :public Empty1
    ,public Empty2
    ,public NonEmpty
{
};


static_assert(sizeof(NonEmpty) + sizeof(Empty1) + sizeof(Empty2) == 6);

static_assert(sizeof(int) == 4);
static_assert(sizeof(MyClass1) == 4);
static_assert(sizeof(MyClass2) == 4);
static_assert(sizeof(MyClass3) == 4);

int main() {}

Вот эта штука скомпилируется. Тоесть у нас структуры без размера имеют размер, но этот размер не добавляется к размеру общей структуры.

Всвязи с чем я упоролся, и написал вот такой класс:

struct Empty {
    void zero() { std::memset(this, 0, sizeof(*this)); }
};

Свиду ничем не примечательный класс, который просто заполняет себя нулями. И это нормально работает для непустого класса, но пустой класс такими выкрутасами ломает соседние поля в классе, который его отнаследовал.

struct CompressedPair : Empty {
    CompressedPair(Empty e, bool x) : Empty(e), b(x) { }
    bool b;
};


int main() {
    auto a = CompressedPair({}, true);

    __builtin_printf("%b\n", a.b);
    a.zero(); 
    __builtin_printf("%b\n", a.b);

    return 0;
}

Выводит

1
0

(да, да, это UB, я знаю, прекратите. Мы тут поржать собрались или где?)

Но где-то тут в безумии зараждается идея... У нас же есть no_unique_address.

А на gcc он кладет данные в padding других структур.

#include <iostream>

template <typename T>
struct optional {
    union {
        char foo;
        T val;
    };
    [[no_unique_address]] bool engaged;
};

template <typename View>
struct reverse_view {
    [[no_unique_address]] optional<typename View::iterator> cache;
    View base_;
};

struct MyView {
    using iterator = int*;
    char begin_;
};

int main() {
    std::cout << "sizeof = " << sizeof(reverse_view<MyView>) << std::endl; // clang - 24, gcc - 16
    std::cout << "alignof = " << alignof(reverse_view<MyView>) << std::endl;
}

И тут я очень хотел развернуться мыслью, но быстро нашел уже закрытый баг с std::expected. (половина примеров выше взята из обсуждения этого бага, потому что они нагляднее чем то, с чем работал я).

Если коротко, то методы expected могли зачищать переменные вокруг себя, если те оказывались в из padding. Потому что emplace пересоздавал внутренний объект целиком.

Но, увы, примера воспроизводящего это дело у меня нет. А после этого примера все остальное рядом меркнет. Увы.