不相关类型之间的 reinterpret_cast 和 virtual答案

【问题标题】：reinterpret_cast and virtual between unrelated types不相关类型之间的 reinterpret_cast 和 virtual
【发布时间】：2012-04-10 21:35:28
【问题描述】：

有人能解释一下为什么下面的代码可以工作吗，我已经在 Visual Studio .NET 2008、Cygwin 上的 g++ 和 ideone.com 上进行了测试。更重要的是我想知道它是否有效。请注意，A 和 B 是不相关的类型。

编辑：根据@leftaroundabout 的评论，我对我的代码进行了以下更改

#include <iostream>
#include <cstdlib>

class A
{
public:
    virtual void Bar()
    {
        std::cout << "A::Bar() -> " << this << std::endl;
    }

    virtual void Foo()
    {
        std::cout << "A::Foo() -> " << this << std::endl;
    }   
};

class B
{
public:
    virtual void Foo()
    {
        std::cout << "B::Foo() -> " << this << std::endl;
    }
};

int main()
{
    B* b = reinterpret_cast<B*>( new A );
    b->Foo();   
    return EXIT_SUCCESS;
}

程序输出消息：

A::Bar() -> 0x9806008

基本上不管调用什么，都会调用第一个虚方法。

【问题讨论】：

当您将 A::Foo 重命名为 A::Bar 并保留其他所有内容时，我想它甚至“有效”？
google.com.ua/…

标签： c++ virtual reinterpret-cast

【解决方案1】：

它只是靠运气，标准中没有任何内容说它应该工作 - 演员表无效。编译器可能会以完全相同的方式在内存中布置这两个类，但 AFAIK 没有这样的义务。

尝试添加：

virtual void Bar()
{
    std::cout << "A::Bar() -> " << this << std::endl;
}

在A 中的Foo 之前，看看会发生什么-Bar 很可能会在b->Foo() 运行时被调用。

【讨论】：

【解决方案2】：

reinterpret_cast<> 基本上关闭任何类型安全检查并告诉编译器“不要检查这个，我知道我在做什么。”

Microsoft's page on reinterpret_cast 和任何人一样告诉它；

reinterpret_cast 的结果不能安全地用于任何事情除了被转换回原来的类型。其他用途是，在最好的，非便携的。

【讨论】：

虽然在某些特殊情况下，reinterpret_cast 是实际上标准保证以某种特定方式运行，例如std::complex<double> z(1.,2.); double* a=reinterpret_cast<double*>(&z); std::cout << a[0] << ", " << a[1]; 将始终打印z 的实部和虚部。
@leftaroundabout 不，不必。阅读标准中的第 5.2.10 节。
@AndreasBrinck：是的 (C++11 26.4.4)。

【解决方案3】：

无效；取消引用被强制转换为错误类型的指针会产生未定义的行为。

在这种情况下，它似乎可以工作，因为两个对象都具有匹配的虚函数，并且编译器恰好以相同的方式为每个对象布置虚拟调度元数据。虽然大多数编译器可能会这样做，但它没有指定并且不能依赖。

【讨论】：

【解决方案4】：

从标准 5.2.10/7

指向对象的指针可以显式转换为指向对象的指针不同类型的对象。65）除了转换类型的右值 “指向 T1 的指针”指向类型“指向 T2 的指针”（其中 T1 和 T2 是对象类型和 T2 的对齐要求没有比 T1 更严格）并返回其原始类型产生原来的指针值，这样指针转换的结果是未指定。

这意味着唯一可以保证的是，如果您将 A 转换为 B，然后再转换回 A，您将获得原始指针：

  A* a = reinterpret_cast<A*>(reinterpret_cast<B*>( new A ));
  a->Foo();  //Ok

未指定所有其他用途。

【讨论】：