静态铸造工作和动态铸造段错误答案

【问题标题】：static cast working and dynamic cast segfaults静态铸造工作和动态铸造段错误
【发布时间】：2021-08-27 11:56:10
【问题描述】：

以下代码可以正常编译：

#include<iostream>

class Base {
    protected:
        int _a;

    public: 
        virtual ~Base()=default;
        Base(int a) : _a{a} {};

        int getit() const { return _a; }
};

class Derived : public Base {
    public:

        Derived(int a) : Base{a} {};
        int get2() const { return 2*this->_a; }
};

int main() {
    Base D{2};
    auto* ptr = &D;
    auto* ptr2 = static_cast<Derived*>(ptr);


    std::cout << ptr2->get2() << std::endl;
}

输出

如果我将static_cast 更改为dynamic_cast，则会出现段错误。

我的问题： 使用static_cast 强制转换为不添加任何数据成员的派生类是否安全？

【问题讨论】：

未定义行为的一个令人讨厌的事情是，有时它可能会起作用。这并不意味着它确实如此。
ptr 和 ptr2 均未指向 Derived 对象。因此强制转换是错误的，取消引用指针会导致未定义的行为。

标签： c++ dynamic-cast static-cast

【解决方案1】：

使用 static_cast 向下转换为派生类是否安全

仅当对象的动态类型是派生类时（或者派生类是动态类型的基础，甚至进一步派生）。向上转换也是安全的，但这种转换也是隐式的。

如果您不知道情况是否如此，并且 - 如示例中那样 - 当您知道情况并非如此时，这绝对不安全，示例程序的行为是未定义的。使用dynamic_cast 是安全的，但不检查它是否返回null，然后通过该null 进行间接处理是不安全的。

总之，这是安全的：

if (auto* ptr2 = dynamic_cast<Derived*>(ptr)) {
    std::cout << ptr2->get2() << std::endl;
} else {
    std::cout << "It's not Derived :(" << std::endl;
}

也就是说，如果您认为需要dynamic_cast，那么您可能应该重新考虑设计。您可能应该改用虚函数。示例：

class Base {
protected:
    int _a;

public: 
    virtual ~Base()=default;
    Base(int a) : _a{a} {};

    virtual int getit() const { return _a; }
};

class Derived : public Base {
public:
    using Base::Base;
    int getit() const override { return 2*this->_a; }
};

【讨论】：

【解决方案2】：

在这种情况下，使用错误类型的演员会让您感到悲伤。如 cmets 中所述，ptr2 未指向有效的 Derived 对象。

因此，使用您的static_cast，您会看到未定义的行为；这恰好给出了一个明显“正确”的答案，但你永远不能依赖它。

但是，使用dynamic_cast 将导致ptr2 具有nullptr 值（因为ptr 指向的对象不是Derived）；您尝试取消引用 nullptr 会导致您的程序崩溃（通常会这样）。

但请注意，使用dynamic_cast 可以让您轻松检查该转换是否成功（通过测试nullptr 的返回值）； static_cast 没有给你这个选项。

【讨论】：