C++函数/对象指针获取限制及相关编译问题咨询

测试代码 #

#include <print>

int var {};

void foo()
{
}

struct Bar
{
    char mem;

    void func()
    {
    }
};

Bar b {};

int main()
{
    // nullptr
    std::println( "{}", static_cast<const void*>( nullptr ) );
    // pointer to object
    std::println( "{}", static_cast<const void*>( &var ) );
    // pointer to function
    std::println( "{}", reinterpret_cast<const void*>( &foo ) );
    // pointer to member variable
    std::println( "{}", static_cast<const void*>( &Bar::mem ) ); // doesn't compile
    std::println( "{}", static_cast<const void*>( &(b.mem) ) );
    std::println( "{}", static_cast<const void*>( &(b.*(&Bar::mem)) ) );
    // pointer to member function
    std::println( "{}", reinterpret_cast<const void*>( &Bar::func ) ); // compiles with a warning
    std::println( "{}", reinterpret_cast<const void*>( &(b.func) ) ); // doesn't compile
    std::println( "{}", reinterpret_cast<const void*>( &(b.*(&Bar::func)) ) ); // doesn't compile

    // Did I miss any other category?
}

问题1：为何static_cast<const void*>( &Bar::mem )编译失败（&(b.*(&Bar::mem))可正常编译）？ #

编译器报错：

error: invalid 'static_cast' from type 'char Bar::*' to type 'const void*'

解答 #

&Bar::mem是成员变量指针，类型为char Bar::*，它不是指向内存地址的普通指针，而是记录了成员在类中的偏移信息，和普通对象指针属于完全不同的类型系统。C++标准明确禁止用static_cast将成员变量指针直接转换为void*。

而&(b.*(&Bar::mem))是先把成员指针&Bar::mem绑定到具体对象b上，得到的是b对象中mem成员的实际内存地址，此时它的类型是char*——普通对象指针，自然可以用static_cast转换成const void*。

问题2：为何无法获取绑定成员函数的地址？ #

编译器报错：

ISO C++ forbids taking the address of a bound member function to form a pointer to member function.  Say '&Bar::func'

解答 #

绑定到对象的成员函数（比如b.func）不是独立的函数实体，C++标准直接禁止获取这种绑定后的成员函数地址。要获取成员函数的指针，必须用&Bar::func的形式，得到的是void (Bar::*)()类型的成员函数指针——这种指针必须和对象实例结合才能调用，不能把绑定后的成员函数当作普通函数取地址。

另外，b.*(&Bar::func)本质上等价于调用b.func()，是函数调用表达式，不是可获取地址的实体，所以也无法取地址。

问题3：哪些指针类型可安全获取（如打印用途）且不触发错误或未定义行为？成员函数指针是否不被允许？ #

解答 #

以下类型的指针可以安全转换为const void*用于打印，完全符合标准且无未定义行为：

• nullptr：直接用static_cast<const void*>(nullptr)转换即可，打印结果通常代表空地址。
• 对象指针：包括普通变量指针（如&var）、对象成员的实际地址（如&b.mem），这类指针指向具体的内存对象，用static_cast<const void*>转换合法。

其他类型的情况：

• 普通函数指针：可以用reinterpret_cast<const void*>转换后打印，这属于实现定义行为（不同编译器处理可能有差异），但主流编译器（GCC、Clang、MSVC）都支持，不会触发未定义行为。
• 成员变量指针：不能直接转void*，但绑定到具体对象后得到的成员实际地址（普通对象指针）可以安全转换。
• 成员函数指针：C++标准不允许将其转换为void*，哪怕用reinterpret_cast也属于未定义行为，编译器可能给出警告甚至拒绝编译，绝对不要这么做。

你还可以测试数组指针、void*本身等类型，它们都属于普通指针范畴，可安全转换为const void*。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者digito_evo