Question

我需要一种方法来验证在编译期间，指向另一个类（派生或基类）的指针的向上/向下转换不会改变指针值。也就是说，演员阵容相当于reinterpret_cast。

具体而言，方案如下：我有一个Base类和一个Derived类（显然来自Base）。还有一个模板Wrapper类，它由指向作为模板参数指定的类的指针组成。

class Base
{
    // ...
};

class Derived
    :public Base
{
    // ...
};

template <class T>
class Wrapper
{
    T* m_pObj;
    // ...
};

在某些情况下，我有一个Wrapper<Derived>类型的变量，我想调用一个接收（const）引用ro Wrapper<Base>的函数。显然，此处没有自动投放，Wrapper<Derived>不是来自Wrapper<Base>。

void SomeFunc(const Wrapper<Base>&);

Wrapper<Derived> myWrapper;
// ...

SomeFunc(myWrapper); // compilation error here

有一些方法可以在标准C ++的范围内处理这种情况。像这样举例如：

Derived* pDerived = myWrapper.Detach();

Wrapper<Base> myBaseWrapper;
myBaseWrapper.Attach(pDerived);

SomeFunc(myBaseWrapper);

myBaseWrapper.Detach();
myWrapper.Attach(pDerived);

但我不喜欢这个。这不仅需要一个笨拙的语法，而且它还会产生一个额外的代码，因为Wrapper有一个非平凡的代码（你可能已经猜到了），而且我正在使用异常处理。 OTOH如果指向Base和Derived的指针是相同的（如本例所示，因为没有多重继承） - 可以将myWrapper转换为所需类型并调用{{1它会起作用！

因此我将以下内容添加到SomeFunc：

Wrapper

问题是在某些情况下蛮力演员表无效。例如，在这种情况下：

template <class T>
class Wrapper
{
    T* m_pObj;
    // ...

    typedef T WrappedType;


    template <class TT>
    TT& DownCast()
    {
        const TT::WrappedType* p = m_pObj; // Ensures GuardType indeed inherits from TT::WrappedType

        // The following will crash/fail if the cast between the types is not equivalent to reinterpret_cast
        ASSERT(PBYTE((WrappedType*)(1)) == PBYTE((TT::WrappedType*)(WrappedType*)(1)));

        return (TT&) *this; // brute-force case
    }

    template <class TT> operator const Wrapper<TT>& () const
    {
        return DownCast<Wrapper<TT> >();
    }
};


Wrapper<Derived> myWrapper;
// ...

// Now the following compiles and works:
SomeFunc(myWrapper);

此处指向class Base { // ... }; class Derived :public AnotherBase ,public Base { // ... };的指针的值与Base不同。因此Derived不等同于Wrapper<Derived>。

我想检测并防止尝试这种无效的向下转发。我添加了验证（如您所见），但它适用于运行时。也就是说，代码将编译并运行，并且在运行时期间，调试版本中将出现崩溃（或失败的断言）。

这很好，但是我想在编译期间捕获这个并且无法构建。一种STATIC_ASSERT。

有没有办法实现这个目标？

Answer 1

简答：不。

答案很长：

在编译时可用的内省有限，例如（使用函数重载决策）可以检测B类是否是另一个类D的可访问基类。

然而就是这样。

标准不需要完全自省，特别是：

您不能列出类的（直接）基类
你不知道一个类是否只有一个或几个基类
你甚至不知道基类是否是第一个基础

当然，无论如何都存在对象布局或多或少未指定的问题（尽管C ++ 11增加了使用虚拟方法区分普通布局和类的能力，如果我没记错的话，这有点帮助这里！）

使用Clang及其AST检测功能，我认为你可以写一个专用的检查器，但这看起来很复杂，当然完全不可移植。

因此，尽管你大胆宣称 P.S。请不要回复“你为什么要这样做”或“这违反标准”。我知道这一切是什么，我有理由这样做。，你必须适应你的方式。

当然，如果我们更全面地了解您对这门课程的使用情况，我们可能会将我们的大脑集中在一起，帮助您找到更好的解决方案。

如何实施类似的系统？

首先，我建议一个简单的解决方案：

Wrapper<T>是所有者类，不可复制，不可兑换
WrapperRef<U>在现有Wrapper<T>上实施代理（只要T*可转换为U*）并提供转化功能。

我们将使用所有要操作的指针继承自UnkDisposable的事实（这是一个至关重要的信息！）

代码：

namespace details {
  struct WrapperDeleter {
    void operator()(UnkDisposable* u) { if (u) { u->Release(); } }
  };


  typedef std::unique_ptr<UnkDisposable, WrapperDeleter> WrapperImpl;
}

template <typename T>
class Wrapper {
public:
  Wrapper(): _data() {}

  Wrapper(T* t): _data(t) {}

  Wrapper(Wrapper&& right): _data() {
    using std::swap;
    swap(_data, right._data);
  }

  Wrapper& operator=(Wrapper&& right) {
    using std::swap;
    swap(_data, right._data);
    return *this;
  }

  T* Get() const { return static_cast<T*>(_data.get()); }

  void Attach(T* t) { _data.reset(t); }
  void Detach() { _data.release(); }

private:
  WrapperImpl _data;
}; // class Wrapper<T>

现在我们已经奠定了基础，我们可以制作自适应代理。因为我们只会通过WrapperImpl操纵所有内容，所以我们会通过检查static_cast<T*>和std::enable_if中的转化来确保类型安全（以及我们std::is_base_of的有意义的内容）模板构造函数：

template <typename T>
class WrapperRef {
public:
  template <typename U>
  WrapperRef(Wrapper<U>& w,
    std::enable_if_c< std::is_base_of<T, U> >::value* = 0):
    _ref(w._data) {}

  // Regular
  WrapperRef(WrapperRef&& right): _ref(right._ref) {}
  WrapperRef(WrapperRef const& right): _ref(right._ref) {}

  WrapperRef& operator=(WrapperRef right) {
    using std::swap;
    swap(_ref, right._ref);
    return *this;
  }

  // template
  template <typename U>
  WrapperRef(WrapperRef<U>&& right,
    std::enable_if_c< std::is_base_of<T, U> >::value* = 0):
    _ref(right._ref) {}

  template <typename U>
  WrapperRef(WrapperRef<U> const& right,
    std::enable_if_c< std::is_base_of<T, U> >::value* = 0):
    _ref(right._ref) {}

  T* Get() const { return static_cast<T*>(_ref.get()); }

  void Detach() { _ref.release(); }

private:
  WrapperImpl& _ref;
}; // class WrapperRef<T>

可能会根据您的需要进行调整，例如，您可以删除复制和移动WrapperRef类的功能，以避免指向不再有效Wrapper的情况。

另一方面，你也可以使用shared_ptr / weak_ptr方法来丰富它，以便能够复制和移动包装器并仍然保证可用性（但要小心内存泄漏）

注意：有意WrapperRef不提供Attach方法，这种方法不能与基类一起使用。否则Apple和Banana来自Fruit，即使原始Banana为{WrapperRef<Fruit>，您也可以在Wrapper<T>附加Wrapper<Apple> {1}} ...

注意：由于常见的UnkDisposable基类，这很容易！这就是我们的共同点（WrapperImpl）。

如何在编译时验证reinterpret_cast的有效性

1 个答案: