Question

考虑这样的继承层次结构： A / \ B1 B2 \ / C | D 用C ++实现如下：

class A {
public:
    A() {};
    virtual ~A() = 0;
    double a;
};

A::~A() {};

class B1 : virtual public A {
public:
    B1() {}
    virtual ~B1() {}
    double b1;
};

class B2 : virtual public A {
public:
    B2() {}
    virtual ~B2() {}
    double b2;
};

class C : public B1, public B2 {
public:
    C() {}
    virtual ~C() {}
    double c;
};

class D : public C {
public:
    D() {}
    virtual ~D() {}
    double d;
};

现在，显然我可以这样做：

D *d = new D();
A *a = (A*) d;
D *d_down = dynamic_cast<D*>(a);
assert(d_down != NULL); //holds

但是，我似乎无法弄清楚如何使用数组获得相同的行为。请考虑以下代码示例以了解我的意思：

D *d[10];
for (unsigned int i = 0; i < 10; i++) {
    d[i] = new D();
}

A **a = (A**) d;
D *d_down = dynamic_cast<D*>(a[0]);
assert(d_down != NULL); //fails!

所以我的问题是：

为什么以上断言失败？
我如何实现理想的行为？
我偶然注意到，如果我从A到D类中删除了双字段，那么上面的dynamic_cast会有效。为什么会这样？

Answer 1

问题是，(A*)d 在数字上不等于到d！

看，你有一个像

这样的对象

+---------------------+
| A: vtable ptr A     | <----- (A*)d points here!
|    double a         |
+---------------------+
+---------------------+
| D:                  | <----- d points here (and so do (C*)d and (B1*)d)!
|+-------------------+|
|| C:                ||
||+-----------------+||
||| B1: vptr B1,C,D |||
|||     double b1   |||
||+-----------------+||
||+-----------------+|| <----- (B2*)d points here!
||| B2: vptr B2     |||
|||     double b2   |||
||+-----------------+||
||    double c       ||
|+-------------------+|
|    double d         |
+---------------------+

当您通过D*或A*投射static_cast到dynamic_cast时，编译器会为您注入必要的算术。

但是当你通过reinterpret_cast投射它，或者将D**投射到A**时，这是相同的事情，指针将保持其数值，因为投射不会给出编译器有权取消引用第一层以调整第二层。

但是指针仍然指向D的vtable，而不是A的vtable，因此不会被识别为A.

更新：我在编译器（g ++）中检查了布局，图片现在应该反映在相关案例中生成的实际布局。它显示虚拟基础位于负偏移处。这是因为虚拟基础根据实际类型处于不同的偏移量，因此它不能成为对象本身的一部分。

对象的地址与第一个非虚拟基地的地址一致。但是，规范并不保证它具有虚拟方法或基础的对象，因此也不要依赖它。

这显示了使用适当演员的重要性。可以通过static_cast，dynamic_cast或函数式转换隐式执行的转换是可靠的，编译器将进行适当的调整。

然而，使用reinterpret_cast清楚地表明编译器将不进行调整，而您自己就是这样。

A *a = static_cast<A *>(d);

没问题，但是

A **aa = static_cast<A **>(&d);

是编译错误。

C风格演员表的问题在于，它会尽可能static_cast 和reinterpret_cast，所以你可以跨越边界到未定义的行为领域而不会注意到。这就是为什么你不应该在C ++中使用C风格的强制转换。如初。

请注意，由于别名规则，写reinterpret_cast基本上总是暗示未定义的行为。并且至少GCC 基于别名规则进行优化。唯一的例外是cv - （signed / unsigned）char *，它不受严格别名的限制。但是只有使用指向standard layout types的指针才有意义，因为你不能依赖于具有基础（任何，不仅仅是虚拟）和/或虚拟成员的对象的布局。

将派生类的指针数组转换为基类指针数组

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