C++模板类get()返回数组引用/引用出错求修复方案

咱们来一步步拆解你遇到的问题，先看代码里的核心错误：

错误原因 #

当Size != 1时，你用reinterpret_cast<SampleType>(pos)把ComponentType*直接转成数组引用是完全错误的。这里的SampleType是ComponentType(&)[Size]（对Size元素组的引用），而直接把单个指针强制转成数组引用，会导致编译器错误地将指针的值解读为数组引用的绑定对象地址——从你的输出就能看出来，a.get()的地址和a对象本身的地址一致，说明返回的引用根本没指向pos指向的图像数据，而是指向了A对象自身的内存，自然读出来的都是垃圾值。

修复方案 #

要正确返回数组引用，你需要先把pos转换成指向Size元素组的指针，然后解引用这个指针得到数组引用。修改get()方法的else分支即可：

#include <iostream>
#include <type_traits>

template<typename ComponentType, uint8_t Size>
struct A {
 using SampleType = typename std::conditional<Size == 1, ComponentType&, ComponentType(&)[Size]>::type;
 
 SampleType get() {
  if constexpr (Size == 1) {
   return *pos;
  } else {
   // 先转成指向Size元素组的指针，再解引用得到数组引用
   return *reinterpret_cast<ComponentType(*)[Size]>(pos);
  }
 }
 
 void advance() { pos += Size; }
 ComponentType *pos;
};

int main() {
 int i[10] {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
 A<int, 2> a{i};
 
 std::cout << (size_t) &a << "\r\n";
 std::cout << (size_t) a.get() << "\r\n";
 std::cout << (size_t) a.pos << "\r\n";
 std::cout << (size_t) i << "\r\n";
 
 for(int c : a.get()) std::cout << c << " ";
 std::cout << "\n";
 
 a.get()[1] = 1000;
 std::cout << i[1] << "\n"; // 应该输出1000
 return 0;
}

修复说明 #

1. 当Size != 1时，reinterpret_cast<ComponentType(*)[Size]>(pos)把ComponentType*（指向单个元素的指针）转换成ComponentType(*)[Size]（指向Size个元素的数组的指针），这一步是安全的，因为你的pos确实指向连续Size个元素的起始位置。
2. 解引用这个数组指针，就能得到ComponentType(&)[Size]类型的数组引用，和SampleType完全匹配，返回后就能正确指向pos对应的图像数据。
3. 修复后，范围for循环可以正常遍历数组，修改数组元素也会直接作用到原始的i数组上，完全符合你的需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Chameleon