转换为具有相同数据成员布局但实现不同的类是否安全？

Question

第一个类将用于私有继承，以确保完全相同的布局。这应该可以确保投射安全。

#include <iostream>
#include <string>

struct data_base
{
    data_base( int i, std::string&& s ) noexcept
        : i_{ i }
        , s_{ std::move( s ) }
    {}

    int i_;
    std::string s_;
};

在这个简单的示例中，我首先打印int 数据成员，然后是std::string 数据成员，用于data<true> 的实例。

template<bool = true>
struct data : private data_base // inherits
{
    data( int i, std::string&& s ) noexcept
        : data_base( i, std::move( s ) )
    {}

    void print()
    {
        std::cout << "data<true> - " << i_ << s_ << '\n';
    }
};

但是，data<false> 首先打印 std::string 数据成员，然后是 int 数据成员。

template<>
struct data<false> : private data_base
{
    void print()
    {
        std::cout << "data<false> - " << s_ << i_ << '\n';
    }
};

例子：

int main()
{
    data<true> d{ 5, "abc" };
    d.print();
    ( ( data<false>& )d ).print();
}

演示：http://coliru.stacked-crooked.com/a/8b1262afe23dc0a2

如演示所示，即使打开-fstrict-aliasing 标志，也不会出现警告。

现在，由于它们具有相同的布局，我认为我可以在这两种类型之间进行转换以获得不同类型的静态多态性；无需虚函数调用。

这种用法安全还是我触发了未定义的行为？

Answer 1

这或多或少是here所描述的，即所谓的增强突变成语。

据说（强调我的）：

Boost 突变惯用语使用 reinterpret_cast，并在很大程度上依赖于假设具有相同数据成员（类型和顺序）的两个不同结构的内存布局是可互换的。 虽然 C++ 标准不保证这个属性，但几乎所有的编译器都满足它。此外，如果只使用 POD 类型，则突变成语是标准的。

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注意：该页面已经过时了，我不知道最近的修订是否改变了上面提到的保证。

Answer 2

根据语言规范中的 [expr.reinterpret.cast]/11，您可以将引用从一种类型转换为另一种类型（如果您可以将指向一种类型的指针转​​换为另一种类型）。

使用您的类布局，两种类型都有一个通用的基类来保存所有数据。这两个派生类型不添加任何数据成员，也不添加任何虚函数，因此两个类的对象布局将是相同的。

所以使用reinterpret_cast是安全的。

在这种情况下，这类似于将基类转换为引用，然后将该引用转换为另一个派生类。