这段代码安全吗？将 std::vector<Derived*> 强制转换为 std::vector<Base*>

Posted 2023-02-23

【中文标题】这段代码安全吗？将 std::vector<Derived*> 强制转换为 std::vector<Base*>

【英文标题】：is this code safe? cast a std::vector<Derived*> to std::vector<Base*>

【发布时间】：2013-02-05 21:45:09

【问题描述】：

基本上我有一个class A 和一个class B : public A。

我想将std::shared_ptr<std::vector<A*> 转换为std::shared_ptr<std::vector<B*>

问题是std::vector<B> 没有从std::vector<A> 继承，smart_ptr 也没有。所以我做了一个可怕的演员表：

  std::shared_ptr<VectorA> vector_a = * ((std::shared_ptr<VectorA>*)&vector_b);

代码在那里编译并运行，但是安全吗？ http://liveworkspace.org/code/3dQTz1$0

【问题讨论】：

简短回答：不。它基本上是对共享指针的重新解释，所以谁知道它会做什么。

至少使用reinterpret_cast，而不是这里的C风格转换。不，这不是标准定义的（这并不意味着它不起作用，只是不能保证）。

另外，一个非智能指针向量也在等待泄漏（并且可能是）。使用vector<shared_ptr<A>> 或其他东西，因为那样你就不会泄漏（如果需要多态行为），或者如果你不使用vector<A>。

@Kevin ：是的，很抱歉。我已经简化了我的代码；我没有使用 std::vector 而是自定义模板类。

【参考方案1】：

这是一个可怕的解决方案。当您将一种类型的对象向量转换为另一种类型时，您可能会遇到各种不正确/未定义的行为。

你应该从一开始就使用std::shared_ptr<A>的向量，并用指向B类型对象的指针初始化它们。

如果不可能，您可以创建一个持有std::weak_ptr<A> 的新向量，以避免两次管理这些对象。

【参考方案2】：

不要那样做。

考虑（指向）B 的向量不是（指向）A 的向量，或者更准确地说，不是（指向）@987654323 的向量的普遍有效替代@;因此，您不能执行这样的转换是有充分理由的。

虽然你在B 的向量中拥有的确实是一组对象，它们也是（A 的实例，请考虑以下算法：

void f(vector<A>& v)

    A a;
    v.push_back(a);

现在假设您使用B 的向量调用f()。这将尝试将不是B 的类的实例添加到应该只包含B 类型的元素的集合中。

这里的解决方案是使只接受vector<A> 的代码足够灵活，也可以在vector<B> 上工作。换句话说，您需要将其设为模板。例如，您的模板只能接受从A 派生的类型的向量作为参数。这很容易通过一些 SFINAE 技术和类型特征（例如 std::is_base_of）来强制执行。

【参考方案3】：

严格来说，取消引用操作应该会成功。两个向量都是指针容器，因此将一个向量转换为另一个，虽然对于生产代码是不可接受的，但仍将使用相同的尺寸和对齐方式。

C++ 提供了丰富的抽象来避免这些恶作剧，但最好将派生对象的向量填充为指向基类的指针。

【参考方案4】：

你仍然可以投射元素：

A* a = vector_b->at (42);

给你你想要的。

现在，如果您编写了以shared_ptr<vector<A*>> 作为参数的函数，那么您有多种解决方案可以帮助您摆脱这种情况：

使用shared_ptr<A*[]> 而不是shared_ptr<vector<A*>>（它可以随心所欲） 将A** 作为参数（并使用vector_b->data ()）：它不会将您与共享指针联系起来。 更好：将取消引用的迭代器作为指向A 的[智能] 指针（回想一下operator-> 链） 使用std::vector<std::shared_ptr<A>>（浪费资源）