reinterpret_cast 和动态转换问题

Question

我读过关于重新解释和动态演员表的文章，但我看到了一些我有疑问的例子。 reinterpret_cast：

#include <iostream>

using namespace std;

class A
{
public:
    void a() {
        cout << "a";
    }
};
class B: private A
{
public:
    void a() {
        cout << "b";
    }
};


int main()
{
    A *a = new A();
    B *b = reinterpret_cast<B*>(a);
    B *b2 = new B();
    a = reinterpret_cast<A*>(b2);
    b->a();
    a->a();
    return 0;
}

会打印 ba。 我的解释是 reinterpret_cast 改变了位模式，并且这两种类型都有一个名为 a() 的函数，结果就是这样。 然后我看到了这个：

using namespace std;
class B;
class A
{
private:
    int j = 4;
public:
    A() {}
    A(const B &b) {}
    void a() {
        cout << j << endl;
    }
};
class B
{
private:
    int i = 5;
public:
    B() {};
    B(const A &a) {}
    void a() {
        cout << i << endl;
    }
};


int main()
{
    A *a = new A();
    B *b = reinterpret_cast<B*>(a);
    B *b2 = new B();
    a = reinterpret_cast<A*>(b2);
    b->a();
    a->a();
    return 0;
}

然后打印了 45。我猜它有继承的东西，但我不知道如何或为什么。

关于动态转换：

#include <iostream>

using namespace std;

class A {
    public:
    virtual ~A(){}
};
class B {
    public:
    void a() {
        cout << "B" << endl;
    }

    virtual ~B() {}
};

int main()
{
    A *a = new A();
    dynamic_cast<B*>(a)->a();
    return 0;
} 

这将打印“B”。 但如果我要写：

virtual void a() {
        cout << "B" << endl;
    }

我会遇到分段错误。 为什么我得到了我在这两个例子中得到的结果？

感谢您的所有帮助！

Answer 1

在第一种情况下，您基本上是在对编译器撒谎，并告诉它假装指向 A 的指针是指向 B 的指针，而无需进行必要的转换。不过没关系，因为函数不是虚函数，所以它只是根据指针类型调用函数。

在第二种情况下，动态转换失败，因为这两种类型不相关。但你仍然调用B::a，只是没有对象。这不会导致任何问题，因为不会尝试访问该对象。

在第三种情况下，动态转换再次失败。但是由于该函数是虚拟的，因此执行它需要访问对象以确定其完全派生的类型。由于没有对象（不存在而不是 B），因此失败。

Answer 2

指向的对象具有编译时类型和运行时类型。您需要了解每一项如何影响所采取的行动。

当您执行 reinterpret_cast 时，您已更改编译时类型但未更改运行时类型。

当你调用一个非虚函数时，你从哪个类获得这个函数只取决于编译时类型而不是运行时类型。然后该函数假定运行时类型与编译时类型相同或派生自它。在您的第一个示例中，该假设是错误的，这使得行为在理论上未定义。但在实践中，函数实际上并不使用对象，因此对象类型错误不会产生任何后果。

在您的第二个示例中，您仍然在编译时类型的类中调用该函数。您的测试隐藏了这一事实，因此您可能对此感到困惑。但是对象是运行时类型的，所以它的数据是在运行时类型中初始化的。该数据是按位置访问的，而不是按名称访问的。所以i 的使用获得了j 的实际值（通过非常未定义的行为），因为它具有相同的位置。我希望这会让您对调用哪个函数感到困惑。如果你改变了，你可以让这个例子更容易理解：

cout << i << endl;

到

cout << "i == " << i << endl;

在您的第三个示例中，dynamic_cast 仍然无条件地将编译时类型更改为请求的类型。但是，如果无法从实际对象的运行时类型正确地达到所请求的类型（在您的不相关类的示例中是这样），则指针本身为空。因此，当您随后调用一个实际上不使用该对象的函数时，结果在技术上是未定义的，但实际上作为编译时类型执行。但是当你调用虚函数时，调用本身会使用对象，并且由于对象指针为空，所以会出现段错误。