将指向部分构造对象的指针转换为指向基类的指针是不是合法？

Posted 2023-02-21

【中文标题】将指向部分构造对象的指针转换为指向基类的指针是不是合法？

【英文标题】：Is it legal to cast a pointer to a partially constructed object to a pointer to a base class?将指向部分构造对象的指针转换为指向基类的指针是否合法？

【发布时间】：2021-08-07 01:57:56

【问题描述】：

也就是说，这样的事情总是合法的吗？

struct Derived;
struct Base  Base(Derived*); ;
struct Derived : Base  Derived() : Base(this)   ;
Base::Base(Derived *self) 
    if(static_cast<Base*>(self) != this) std::terminate();


int main() 
    Derived d; // is this well-defined to never call terminate?

在评估 static_cast 时，self 尚未指向 Derived 对象——该对象正在构建中。例如。如果Derived 有数据成员，它们的构造函数就不会被调用。是否仍保证强制转换为已定义行为，从而产生与 Base 的 this 等效的指针（它确实指向完全构造的 Base 基类子对象）？

我认为接近回答这个问题的标准引用是[conv.ptr]/3。

...转换的结果是指向派生类对象的基类子对象的指针。 ...

但我认为还没有派生类对象，那么会发生什么？如果确实未定义，self != static_cast<Derived*>(this) 的答案是否会改变？

（Clang 和 GCC “按预期”编译和运行它。）

【问题讨论】：

有 2 个子问题：自我保证等于这个，并且取消引用 static_cast<Base*>(self) 是明确定义的。

在评估static_cast 时，self 还没有指向Derived 对象 为什么？那么self指向哪里呢？

@LanguageLawyer 它指向未初始化的存储，Derived 对象最终将开始其生命周期，不是吗？我的报价是否有可能适用于不在其生命周期内的对象？

指向未初始化的存储 timsong-cpp.github.io/cppwp/n4868/basic.compound#3.sentence-8 是什么意思？ 我的引用是否有可能适用于不在其生命周期内的对象？很遗憾，不能，因为timsong-cpp.github.io/cppwp/n4868/basic.life#6.4

@LanguageLawyer 也许我最好将其改写为“指针指向不在其生命周期内的对象”。我猜该标准并没有真正定义对象“存在”的含义。另外，我不确定该段的限制是否完全适用：它说对于正在构建的对象的情况，您可以转到此处答案中引用的子条款（“否则”）。或者你说它仍然适用？那么Base *ptr = self; if(self != this) std::terminate(); 是正确的而问题中的代码不是吗？

【参考方案1】：

这很好：[class.cdtor]/3 说

要显式或隐式地将引用类X的对象的指针（glvalue）转换为指向X的直接或间接基类B的指针（引用），X的构造并且从B 直接或间接派生的所有直接或间接基础的构建应已开始，并且这些类的销毁不应完成，否则转换会导致未定义的行为。 ...

它要求源类型（以及从目标类型继承的任何其他基类）开始它的构造函数并且没有完成它的析构函数。即使是基类的初始化器也算作派生构造器的开始；该标准包含一个非常相似的示例。

【讨论】：

CWG1517 提议的决议指出，在基础子对象构建完成后，构建周期开始。另一方面，该决议将第 3 段更改为仅适用于虚拟基地。