c++relpret_cast、virtual和templates都可以

c++ reinterpret_cast, virtual, and templates ok?

本文关键字：templates 都可以 virtual cast c++relpret      更新时间：2023-10-16

在C++中，假设以下类层次结构：

class BaseClass { };
class ChildClass : public BaseClass { };

进一步假设这两个类的工厂类具有一个通用的模板基类：

template<typename T>
class Factory {
public:
  virtual T* create() = 0;
};
class BaseClassFactory : public Factory<BaseClass> {
public:
  virtual BaseClass* create() {
    return new BaseClass(&m_field);
  }
private:
  SomeClass m_field;
};
class ChildClassFactory : public Factory<ChildClass> {
public:
  virtual ChildClass* create() {
    return new ChildClass(&m_field);
  }
private:
  SomeOtherClass m_field; // Different class than SomeClass
};

注意，ChildClassFactory和BaseClassFactory的大小/内部结构由于它们的字段不同而不同。

现在，如果有一个ChildClassFactory（或Factory<ChildClass>）的实例，我可以安全地将其强制转换为Factory<BaseClass>（通过reinterpret_cast）吗？

Factory<ChildClass>* childFactory = new ChildClassFactory();
// static_cast doesn't work - need to use reinterpret_cast
Factory<BaseClass>* baseFactory = reinterpret_cast<Factory<BaseClass>*>(childFactory);
// Does this work correctly? (i.e. is "cls" of type "ChildClass"?)
BaseClass* cls = baseFactory->create();

我知道不能总是以这种方式强制转换模板类，但在这种特殊情况下，强制转换应该是安全的，不是吗？

我已经用Visual C++2010对它进行了测试，它确实有效。我现在的问题是，这是否可以移植到其他编译器？

更新：由于出现了一些混乱，让我进一步澄清一下在我的示例中什么（应该）是重要的：

  • ChildClass是BaseClass的一个子类
  • Factory<BaseClass>的用户不知道将创建BaseClass的哪个子类。他只知道BaseClass是被创造出来的
  • Factory<T>没有自己的字段（除了vtable）
  • Factory::create()为virtual

不，不是。除了抛出内容之外，您可能不会使用reinterpret_cast的结果，除非有一些特殊情况：

ISO14882:2011（e）5.2.10-7:

对象指针可以显式转换为不同的类型。70当类型为"pointer to T1"的prvalue v为转换为类型"指向cv T2的指针"，如果T1和T2都是标准布局，则结果为static_cast类型（3.9），T2的对准要求不严格于T1的那些，或者如果任一类型是空的。转换类型的prvalue"指针到T1"到类型"指针到T2"（其中T1和T2是对象类型，其中T2的对齐要求为否比T1的那些更严格）并且回到其原始类型产生原始指针值。任何其他此类指针的结果转换未指定。

为了使可能的失败场景更加清楚，可以考虑多重继承，其中使用static_cast或dynamic_cast有时会调整指针值，但reinterpret_cast不会。考虑在本例中从A*转换为B*:

struct A { int x; };
struct B { int y; };
struct C : A, B { };

要了解代码是如何以不同的方式失败的，请考虑大多数编译器是如何实现虚拟函数调用机制的：使用虚拟指针。ChildClassFactory的实例将有一个虚拟指针，指向ChildClassFactory的虚拟表。现在，当你reinterpret_cast这个野兽时，它只是碰巧"工作"了，因为编译器需要一些虚拟指针，指向一个布局相同/相似的虚拟表。但它仍将包含指向ChildCLassFactory虚拟函数的值，因此这些函数将被调用。在调用未定义的行为之后，所有这些都很长。就好像你开车跳进一个大峡谷，只因为你还没有落地就想"嘿，一切都很好"。

否，interpret_cast仅用于低级代码，因为它不会执行正确的地址操作。请改用static_cast或dynamic_cast，

你为什么想要两个工厂？这不符合GoF工厂的模式。

interpret_cast不是这样做的方法，因为它很慢（运行时检查），并且不是一个很好的OO设计（您希望在语言中使用polymophism构建）。

相反，在生成所追求的类型的工厂类中生成构造函数，然后让这些构造函数调用各个类型的构造函数。

工厂模式允许您对实现中的更改一无所知，这是一件好事，因为您可以最大限度地减少依赖关系，并允许在未来更容易地维护代码。

我勾选了上面的原始答案（为了表扬他），但我想我应该总结一下我在这里学到的东西。

因此，基本问题是没有定义必须如何实现调度虚拟呼叫。

这意味着，内部用于虚拟呼叫调度的数据结构（例如vtables）在从同一模板创建的模板实例化之间可能是位兼容的，也可能是不兼容的。

相关文章：