具有数据成员语法的零成本属性

我（重新？）发明了这种使用数据成员语法实现零成本属性的方法。我的意思是用户可以写：

some_struct.some_member = var;
var = some_struct.some_member;

并且这些成员访问以零开销重定向到成员函数。

虽然初步测试表明该方法在实践中确实有效，但我还不确定它是否不存在未定义的行为。下面是说明该方法的简化代码：

template <class Owner, class Type, Type& (Owner::*accessor)()>
struct property {
    operator Type&() {
        Owner* optr = reinterpret_cast<Owner*>(this);
        return (optr->*accessor)();
    }
    Type& operator= (const Type& t) {
        Owner* optr = reinterpret_cast<Owner*>(this);
        return (optr->*accessor)() = t;
    }
};

union Point
{
    int& get_x() { return xy[0]; }
    int& get_y() { return xy[1]; }
    std::array<int, 2> xy;
    property<Point, int, &Point::get_x> x;
    property<Point, int, &Point::get_y> y;
};

测试驱动程序证明该方法有效，并且确实是零成本（属性不占用额外的内存）：

int main()
{
    Point m;
    m.x = 42;
    m.y = -1;

    std::cout << m.xy[0] << " " << m.xy[1] << "\n";
    std::cout << sizeof(m) << " " << sizeof(m.x) << "\n";
}

真正的代码有点复杂，但方法的要点就在这里。它基于使用真实数据的并集（xy在此示例中）和空属性对象。 （真实数据必须是标准布局类才能正常工作）。

需要联合，因为否则属性尽管是空的，但会不必要地占用内存。

为什么我觉得这里没有UB？该标准允许访问标准布局联合成员的公共初始序列。这里，公共初始序列为空。数据成员x and y根本不被访问，因为没有数据成员。我对标准的阅读表明这是允许的。reinterpret_cast应该没问题，因为我们正在将一个联合成员强制转换为其包含的联合，并且这些是指针可相互转换的。

标准确实允许这样做，还是我在这里遗漏了一些 UB？

TL;DR 这是 UB。

[基本生活] https://timsong-cpp.github.io/cppwp/basic.life#7

类似地，在对象的生命周期开始之前但在分配该对象将占用的存储空间之后，或者在对象的生命周期结束之后并且在重用或释放该对象占用的存储空间之前，引用的任何泛左值原始对象可以被使用，但只能以有限的方式使用。对于正在构造或销毁的对象，请参阅[class.cdtor]。否则，这样的泛左值指的是分配的存储，并且使用不依赖于其值的泛左值的属性是明确定义的。如果出现以下情况，则程序具有未定义的行为：[...]

• 泛左值用于调用对象的非静态成员函数，或者

By 定义 https://timsong-cpp.github.io/cppwp/class.union#1，联合体的非活动成员不在其生命周期内。

一个可能的解决方法是使用 C++20[[no_unique_address]] https://en.cppreference.com/w/cpp/language/attributes/no_unique_address

struct Point
{
    int& get_x() { return xy[0]; }
    int& get_y() { return xy[1]; }
    [[no_unique_address]] property<Point, int, &Point::get_x> x;
    [[no_unique_address]] property<Point, int, &Point::get_y> y;
    std::array<int, 2> xy;
};

static_assert(offsetof(Point, x) == 0 && offsetof(Point, y) == 0);