向下转换基类型

Downcasting a base type

本文关键字：类型 基类 转换      更新时间：2023-10-16

在C++中，如果基类对象实例化为基对象，随后向下转换为派生对象，是否为未定义行为？

当然，我认为它肯定必须是未定义的行为，因为派生类对象可能具有基类没有的成员变量。 因此，如果类被实例化为基对象，这些变量实际上将不存在，这意味着通过派生类指针访问它们必须导致未定义行为。

但是，如果 Derived 类只提供额外的成员函数，但不包含任何进一步的成员数据，该怎么办？ 例如：

class Base
{
    public:
    int x;
};
class Derived : public Base
{
    public:
    void foo();    
};
int main()
{
    Base b;
    Derived* d = static_cast<Derived*>(&b);
    d->foo(); // <--- Is this undefined behavior?
}

此程序是否会导致未定义的行为？

是的，它仍然是未定义的行为，因为您在真正的d类型上向编译器撒谎。

请参阅标准 5.2.9/8：

类型为"指向 cv1 B 的指针"的右值， 其中 B 是类类型，可以是 转换为类型的右值 "指向 cv2 D 的指针"，其中 D 是一个类 从B派生（第10条），如果有效 从"指针到 D"到"指向 B"的指针存在 （4.10）， CV2 与 CV资格相同，或 CV资格高于CV1，以及 B 不是 D 的虚拟基类。 空指针值 （4.10） 为 转换为空指针值 目标类型。如果右值 类型"指向 cv1 B 的指针"指向 B 这实际上是 类型 D 的对象，结果 指针指向封闭对象 类型为 D。否则，结果为 强制转换未定义。

最后两句话说，如果指针指向的B实际上不是D派生类的一部分，则强制转换是未定义的行为。

C++03 标准第 5.2.9.8 段对此进行了阐述（强调我的）：

类型为"指向 cv1 B 的指针"的右值， 其中 B 是类类型，可以是 转换为类型的右值 "指向 cv2 D 的指针"，其中 D 是一个类 从B派生（第10条），如果有效 从"指针到 D"到"指向 B"的指针存在 （4.10）， CV2 与 CV 资格相同， 或比CV1更高的CV资格， 和 B 不是 的虚拟基类 D.空指针值 （4.10） 为 转换为空指针值 目标类型。如果右值 类型"指向 cv1 B 的指针"指向 B 这实际上是 类型 D 的对象，结果 指针指向封闭对象 类型为 D。否则，结果为 强制转换未定义。

是的，这是完全未定义的行为。这就是为什么在贬低时，你应该偏袒dynamic_cast，除非你非常非常确定。

鉴于我对生成的机器代码C++实现的心智模型，我会说，如果调用的方法不是虚拟的，并且派生类没有引入虚拟方法，而基类没有，并且多重继承不涉及这种诡计和......如果方法代码确实只访问 Base 对象中定义的成员，它应该按预期工作。

然而，这在C++中仍然很明显是UB。

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