这是未定义的下转换吗

Is this downcasting undefined?

本文关键字：转换 未定义      更新时间：2023-10-16

考虑这个例子，基类有一些数据成员，而派生类只提供了一个额外的方法：

struct TestBase
{
    int x;
    TestBase() : x(5) {}
};
struct TestDerived : public TestBase
{
    void myMethod()
    {
        x=8;
    }
};
int main()
{
    TestBase b;
    TestDerived& d=static_cast<TestDerived&>(b);
    d.myMethod();
}

这是向下转换到错误的类型，所以AFAIU有未定义的行为。但是，在这种情况下，派生类的布局与基类的布局相同，可能会有一些例外吗？

来自标准（强调矿）：

§5.2.9静态铸造[expr.Static.cast]…

（2） 类型为"cv1B"的左值，其中B是类类型，可以强制转换为类型"reference to cv2 D"，其中D是从B派生的类，如果存在从"指针到D"到"指针到B"的标准转换，cv2为与cv1和B相同或更高的cv资格既不是D的虚拟基类，也不是虚拟基类的基类D的类。结果的类型为"cv2 D"。类型为"cv1 B"的xvalue可能为强制转换为类型"对cv2D的右值引用"，具有与类型为"cv1B"的左值如果类型为"cv1 B"的对象实际上是类型D，则结果是指类型D的封闭对象。否则，行为未定义

我的第一个猜测是，在这种情况下，演员阵容应该是有效的，因为我被子对象这个术语弄糊涂了。

现在（多亏了@T.C.和@M.M），很明显，在这种情况下，行为是未定义的。

在以下示例中，强制转换是有效的：

int main()
{
    TestDerived d;
    TestBase &br = d; // reference to a subobject of d
    TestDerived &dr = static_cast<TestDerived&>(br);  // reference to the original d object
    d.myMethod();
}

这里，类TestDerived（d）的对象将具有类TestBase的子对象（br是对该对象的引用）。

如果尝试在不兼容的类型之间进行强制转换，则

static_cast<>将生成编译器错误，但它不能保证在编译时或运行时强制转换有效。

由于TestDerived继承自TestBase，因此它是static_cast运算符允许的合法强制转换，但并非所有向下转换都必须是安全的强制转换。

在上面的代码中，它只是碰巧安全地工作——很可能是因为TestMethod只访问基类成员，是单一继承，没有vtables，并且不做任何复杂的事情。因此，编译器很可能将强制转换视为一个无操作的简单示例。其他人会告诉你"这是未定义的行为"——不要对这样写的代码抱有任何假设。（它们也是正确的。）

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