派生类的 C++ reinterpret_cast

Question

父类：

template <class T>
class Point
{
    protected

        T x;
        T y;

};

派生类：

template <class T>
class Point3DTopo: public Point <T>
{
    protected:

        T z;
        Face <T> *face;   //Points to any face
};

我想将 PointsList 类的一个对象转换为另一个对象 Points3DTopoList（反之亦然），其中：

template <class T>
class PointsList
{
  protected:
         std::vector <Point <T> *> points;  //Only illustration, not possible with   templaes
};


template <class T>
class Points3DTopoList
{
  protected:
         std::vector <Point3DTopo <T> *> points;  //Only illustration, not possible with   templaes
};

允许这样的转换吗？

Points3DTopoList <T> *pl = new Points3DTopoList <T> ();
...
PointsList <T> *pl = reinterpret_cast < PointsList <T> * > ( pl3D );

还有反向转换？

PointsTopoList <T> *pl = new PointsTopoList <T> ();
...
Points3DTopoList <T> *pl3D = reinterpret_cast < Points3DTopoList <T> * > ( pl );

每个 Point3Topo 的 Face 指针会被初始化为 NULL 还是未定义？

Answer 1

不允许这样的演员表。这是一个基本问题：您要么必须通过复制进行转换，要么调整您的类定义，以便您拥有 ListOf<PointT, T>，即在点类型和点内的类型上都进行参数化。

但是，无论如何，类设计存在缺陷：您不应该从 Point 派生 Point3D，这违反了 Liskov substitution principle (LSP) - 或者更普遍地说：3D 点不是一个二维点。恰恰相反，事实上：2D 点是 3D 点的特例。

所以如果你想在这里继承，它应该采用另一种方式（即2D继承自3D）但这很可能也违反LSP，并且非常尴尬（从那时起，您的 2D 点将有一个始终固定的冗余变量）。简单来说，2D点和3D点之间没有合适的继承关系，它们是不同的实体。

Answer 2

reinterpret_cast 保证的唯一事情是从 A* 转换为 B* 然后再转换回 A* 会产生原始指针。将中间 B* 用于除强制转换为 A* 之外的任何事情都是未定义的。

Answer 3

这只是两种方式的未定义行为。

Answer 4

鉴于 Point3DTopo 是从 Point 派生的，提供从 Points3DTopoList 到 PointsList 的转换可能是明智的。自动提供转换的继承是可能的，但我怀疑您的公共接口要求（从问题中省略）使它比资产更麻烦。

提供转化路径的示例：

template<class T>
struct PointsList {
  // Points3DTopoList needs a way to construct a PointsList
  template<class Iter>
  PointsList(Iter begin, Iter end)
  : points(begin, end)
  {}

private:
  std::vector<Point<T> > points;
};

template<class T>
struct Points3DTopoList {

  operator PointsList<T>() const {
    return PointsList<T>(points.begin(), points.end());
  }

  PointsList<T> to_points_list() const {
    return PointsList<T>(points.begin(), points.end());
  }

private:
  std::vector<Point3DTopo<T> > points;
};

这提供了两种转化路径——通常您会选择一种而不提供另一种。转换运算符是隐式转换（在 C++0x 中，您可以将其标记为显式），而命名方法在技术术语中不是“转换”（因此从不适用于任何隐式或显式转换），而是显式调用并以这种方式使用。

您还可以使用 PointsList 中的显式构造函数提供显式转换，该构造函数接受 Points3DTopoList，这在当前的 C++ 中有效，但代价是反转了通常的依赖关系：也就是说，PointsList 会知道并关心关于 Points3DTopoList 而不是相反。

但是，提供“通用点”容器可能更有意义；也就是说，它接受任何具体的点状类型。

template<class Point>
struct GenericPointContainer {
private:
  std::vector<Point> points;
};

这里最大的优势是 GenericPointContainer 的方法可以使用来自 Point 派生类的各种特性，这些特性在 Point 本身中不存在，但仍然可以直接在 Point 上实例化。这是因为在实例化类模板时不会实例化所有方法，一个实际的例子是 std::reverse_iterator 如何重载 operator+=，它仅适用于随机访问迭代器，但可以在非随机访问迭代器上实例化，比如 std::reverse_iterator<:list>::iterator>.

然后各种列表类可能会变成简单的 typedef，如果它们仍然需要的话：

typedef GenericPointContainer<Point<int> > PointsList;
typedef GenericPointContainer<Point3DTopoList<int> > Points3DTopoList;

C++0x 在模板 typedef 方面确实可以帮助您（您可以在当前 C++ 中使用重新绑定，但这会变得迟钝）；如您所见，我必须为 typedef 指定 T，所以它不像其他方式那样通用。

Answer 5

我已经回答了：C++ reinterpret cast?

而且它不会很慢，因为只会复制指针。

您自己的演员阵容。