转换为具有相同数据成员布局但实现不同的类是否安全?

Is it safe to cast to a class that has the same data member layout, but a different implementation?

本文关键字：是否 安全 实现 布局 转换 数据成员      更新时间：2023-10-16

第一个类将用于私有继承，以确保完全相同的布局。

#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_;
};

在这个简单的例子中，对于data<true>的实例，我先打印int数据成员，然后打印std::string数据成员。

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';
    }
};

的例子:

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，即使打开了-fstrict-aliasing标志，也没有警告。

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强制转换，以获得不同类型的静态多态性;没有虚函数调用的代价。

这个用法是安全的还是我触发了未定义的行为?

这或多或少就是这里所描述的，所谓的boost mutant习语。

据说(强调我的):

Boost突变习惯用法使用reinterpret_cast，并且在很大程度上依赖于具有相同数据成员(类型和顺序)的两个不同结构的内存布局是可互换的假设。虽然c++标准不保证这个属性，但实际上所有的编译器都满足它。此外，如果只使用POD类型，则变体习惯用法是标准的。

注:该页相当过时，我不知道最近的修订是否更改了保证上面提到的

From [expr.reinterpret.]在语言规范中，可以将引用从一种类型强制转换为另一种类型(如果可以将指针从一种类型强制转换为另一种类型)。

在你的类布局中，两种类型都有一个共同的基类来保存所有的数据。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，这类似于将基类的引用强制转换为另一个派生类的引用。

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