这个 C++ 程序是否调用未定义的行为？答案

【问题标题】：Does this C++ program invoke undefined behavior?这个 C++ 程序是否调用未定义的行为？
【发布时间】：2023-03-30 07:05:01
【问题描述】：

我正在阅读有关static_cast 运算符的信息。

考虑以下示例：

#include <iostream>
class B { };
class D : public B 
{
    public:
        void fun()
        {
            std::cout<<"fun() is called\n";
        }
};
void f(B* pb,D* pd)
{
    D* pd2=static_cast<D*>(pb);
    B* pb2=static_cast<B*>(pd);
    pd2->fun();
}
int main()
{
    B b;
    D d;
    f(&b,&d);
}

上面写着：

在下面的示例中，行 D* pd2 = static_cast(pb);是不安全，因为 D 可以具有不在 B 中的字段和方法。但是，行 B* pb2 = static_cast(pd);是一个安全的转换因为 D 总是包含所有的 B。

与 dynamic_cast 相比，没有运行时检查 pb 的 static_cast 转换。 pb指向的对象可能不是 D 类型的对象，在这种情况下可以使用 *pd2 惨重。例如，调用一个属于 D 成员的函数类，但不是 B 类，可能会导致访问冲突。

我在 gcc 4.8.1 和 MSVS 2010 上尝试过并获得输出 fun() 被调用。那么这个程序会调用未定义的行为吗？我的程序会在运行时崩溃吗？ C++ 标准对此有何评论？如果我理解不正确，请纠正我。

【问题讨论】：

@Downvoters：谁投了反对票？为什么要投反对票？我的问题有什么问题？
@mah：语言明确说这是UB。不过，总的来说，您在这方面基本上是正确的。
我没有投反对票，但那些投反对票的人可能已经这样做了，因为这个问题很愚蠢。为什么您期望在 X 类型的不相关对象上调用函数 Y::foo() 以具有明确定义的语义？这显然是荒谬的。
它还能做什么？
@mah：我同意；我很惊喜。 :)

标签： c++ inheritance language-lawyer undefined-behavior static-cast

【解决方案1】：

是的，当然是。

通过强制从B* 到D* 的转换，您正在对仅是B 的对象调用D 的成员函数。

它“似乎可以工作”，因为所涉及的函数不会尝试访问任何实际数据，因此您的计算机在运行时没有内存访问需要注意和抱怨。

事实上，我们甚至不需要讨论函数调用是否有未定义的行为；演员阵容本身已经够糟糕了：

[C++14: 5.4.9/11]: 类型为“指向cv1 B”的纯右值，其中B是类类型，可以转换为“指向的指针”类型的纯右值em>cv2 D，”其中D 是从B 派生的类（第10 条），如果从“指向D”的有效标准转换为“指向B 的指针”存在 (4.10)，cv2 与 cv-qualification 相同或大于 cv-qualification，cv1 ，而B 既不是D 的虚拟基类，也不是D 的虚拟基类的基类。空指针值 (4.10) 被转换为目标类型的空指针值。 如果“指向 cv1 B 的指针”类型的纯右值指向实际上是 D 类型对象的子对象的 B，则生成的指针指向封闭的D 类型的对象。否则，行为未定义。

【讨论】：

值得一提的是，函数f()中的强制转换本身不是未定义行为的实例（它可能被“指向cv1 B的指针”类型的prvalue所覆盖，它指向一个实际上是D' 子句类型对象的子对象，具体取决于传递给f() 的参数）。但是，f() 在main() 中的调用方式保证了未定义的行为。
@Arkadiy：是的，这完全取决于上下文。

【解决方案2】：

当您使用static_cast 将B* 向上转换为D* 时，编译器相信您已经检查过这是正确的操作并且指针确实指向D。编译器或运行时无法代表您检查它（没有 RTTI）。因此，当您调用 foo 时，它会愉快地输入代码来调用它，并且因为它不是虚拟方法，所以会调用正确的 D::foo。如果您访问foo 中的任何D 特定成员，应用程序将崩溃、烧毁等。这就是现实。

理论上，您当然是在调用未定义的行为。

【讨论】：