【问题标题】：reinterpret_cast integer to pointer with upcastreinterpret_cast 整数到向上转换的指针
【发布时间】：2016-12-26 16:12:19
【问题描述】：

以下代码安全吗：

#include <iostream>
#include <cstdint>

struct A{
  int i = 0;
  virtual int foo() {return i;}
};
struct B : A{
  int foo() override {return i+2;}
};

using handle_t = std::uintptr_t;
handle_t get(B& a){
  return reinterpret_cast<handle_t>(&a);
}

void use(handle_t h){
  auto p= reinterpret_cast<A*>(h); // 
  std::cout << p->foo() << "\n";
}

int main(int argc, char *argv[])
{
  B a;
  auto h = get(a);
  use(h);
  return 0;
}

CppReference's page 说可以：

将 B* 重新解释为 std::uintptr_t
reinterpret_cast 从 std::uintptr_t 到 B*（因为它来回是同一类型）
将 B* 重新解释为 A*

那么，合并最后两个是否安全？

【问题讨论】：

我看不到 cppreference 页面说您可以使用 reinterpret_cast 进行向上转换，正如您声称的“从 B* 到 A* 的重新解释”。如果是这样，那就错了。但我认为这里的错误是你的。
@Cheersandhth.-Alf 在链接页面 (5) 上说，如果类型别名规则允许，您可以取消引用 reinterpret_cast 的结果，在下面（类型别名规则部分），它说如果 "AliasedType 是 DynamicType 的（可能是 cv 限定的）基类" 是允许的（但我并不声称这符合标准措辞）。
链接已修复。规则 5（尽管 6 似乎也可以）允许向上转换，其中 T1=B* 和 T2=A* 以及下面的类型别名规则。如果 AliasedType 是 DynamicType 的（可能是 cv 限定的）基类，则从 DynamicType 转换为 AliasedType
@Davidbrcz：由于很容易产生一个具有 UB 的反例并且会在常见的编译器中崩溃，所以您可以绝对确定 reinterpret_cast 不能用作向上转换。一般来说。最常见的此类示例有 A 作为 POD 类，B 引入了一个虚函数，这可能导致编译器在对象的开头引入一个 vtable 指针。
cppreference 更新了适当的指针互转换规则，以添加到派生作为基础的左值访问规则。它可能需要更多的打磨。

标签： c++ casting c++14 reinterpret-cast

【解决方案1】：

在这种特殊情况下，代码是安全的。那是因为 upcasting 的安全性。这对于公共继承总是允许的，没有显式类型转换。

简而言之，您只是强迫某些可以被视为隐含的东西。

B 类型的地址与uintptr_t 的通过也是无用的，但允许，因为“相同类型”。

编辑

关于uintptr_t。

整数类型能够保存从 void 指针转换而来的值，然后再转换回该类型，该类型的值与原始指针的比较值相等。

注意“比较等于原始指针”。

【讨论】：

不，演员表不只是强制一些隐含的东西。它强制执行规则不允许的事情。根据继承的实现方式，隐式转换可能需要对指针的值进行调整，而当强制转换直接转到基类型时，就没有办法做到这一点。
@PeteBecker "隐式转换可能需要调整指针的值"，我没有意识到，你是什么意思？你能举个例子吗？
派生类型的对象的地址不要求与其任何基的地址相同。对于我所知道的每个编译器，对象的地址与其第一个基址的地址相同（即，它是单继承中的唯一基址），但这是一个实现细节，而不是要求。

【解决方案2】：

我不知道“安全”是什么意思，但是使用此代码的程序的行为是未定义的。您可以将指针转换为足以容纳该值的整数类型，并且可以将该值转换回与原始类型相同的指针。问题中的代码没有这样做：它将值转换为与原始类型不同的指针。

【讨论】：

@Davidbrcz - 未定义的行为仅意味着语言定义不会告诉您代码将做什么。这并不意味着坏事一定会发生，只是它们可能会发生。或者他们可能不会。