当转换为完全不同的类时，static_cast 的行为如何？

Posted 2023-02-23

【中文标题】当转换为完全不同的类时，static_cast 的行为如何？

【英文标题】：How does static_cast behave when cast to a totally different class?

【发布时间】：2020-07-05 10:08:06

【问题描述】：

我正在做一些练习来学习 C++ 中的继承和虚拟方法。 所以我发现自己是这样的：

class A
public:
    virtual void f() const cout << "A::f";
    virtual void g() cout << "A::g"; m();
    virtual void h() cout << "A::h"; f();
    void m() cout << "A::m"; f();
    virtual A* n()  cout << "A::n"; return this;


class B : public A
public:
    virtual void f() const cout << "B::f"; //override
    void g() cout << "B::g"; A::n(); //override
    virtual void m() cout << "B::m"; f();
    A* n()  cout << "B::n"; return this;


class C : public A
public:
    virtual void f() cout << "C::f"; //new method cause misses const
    void g() const cout << "C::g"; m(); //new method cause added const
    void m() cout << "C::m"; g(); f();




***
A*q3 = new C();
(static_cast<B*>(q3->n()))->f(); //solution is A::n  A::f
***

那么这是书中的错误还是正确的？对我来说，据我所知，我会将其标记为“未定义的行为”，但如果我错了，这是如何工作的？

【问题讨论】：

“那么这是书中的错误还是正确的？” - 这本书到底说了什么？

is this an error from the book 这样的代码在书里吗？你介意分享一下那是什么书吗？

代码无法编译

这个练习的目的是告诉输出将是什么：如果它编译，那么控制台输出会是什么，如果不编译，则制作为“NC”，如果有运行时错误/未定义的行为然后标记为“？”。我不拥有这本书，它是我的教授分享的部分（我不知道名字或其他），我评论的是提供的解决方案。

【参考方案1】：

From cplusplus.com:

static_cast 可以在指向相关的指针之间进行转换 类，不仅从派生类到它的基类，而且还从一个 基类为其派生。这确保了至少类是 如果转换了正确的对象，则兼容，但 没有安全检查 在运行时执行以检查正在转换的 对象是否在 实际上是目标类型的完整对象。因此，这取决于 程序员确保转换是安全的。另一方面， 避免了 dynamic_cast 的类型安全检查的开销。

您可以轻松地转换为具有比原始对象更多字段的对象，尽管您指向的真实对象更短。然后，当您尝试访问这些字段时，就像缓冲区溢出一样 - 会产生非常令人惊讶的结果。这样做时要非常小心。

【参考方案2】：

这会将C* 对象转换为A* 对象（通过n()），然后将A* 对象转换为B* 对象。最后它调用了一个virtual函数。

那么在实践中会发生什么？编译器将查看底层对象的虚拟表并在那里找到要调用的函数f。虚拟表是内存中的实际表。所以从 A 到 B 到 C 的所有转换对表中的数据没有影响。 没有未定义的行为，确实会调用A::f。

但是，这只适用于虚拟函数。如果代码要使用 C 对象调用 B 的成员函数，并且如果该函数要使用 B 中可用但 C 中不可用的成员数据，那么一切都会崩溃。欢迎使用 C++，在 C++ 中，向自己的脚开枪是一个理想的功能。

【讨论】：

不太确定 UB 声明。该标准在 [expr.static.cast] (C++17: 5.2.9(11)) 中说：“如果“指向 cv1 B”的指针类型的纯右值指向实际上是一个对象的子对象的 B类型 D，结果指针指向类型 D 的封闭对象。否则，行为未定义。我将其解读为：对象实际上必须是强制转换类型或派生类型，否则将调用 UB。”在存在似乎合理要求的去虚拟化优化器的情况下。

但是如果这个工作是因为你解释的原因，那么这个也是一样的吗？ (static_cast<C*>(q2))->g(); //soulution is "?" (undefined behaviour/run time error) 其中 q2 是 A*q2 = new B();

我想我会回答自己再次阅读这个If the code were to call a member function of B using a C object, and if that function were to make use of member data available in B but not in C, all hell will break loose