C++ dynamic_cast 转发声明的类模板编译，但它安全吗？答案

【问题标题】：C++ dynamic_cast to forward declared class template compiles, but is it safe?C++ dynamic_cast 转发声明的类模板编译，但它安全吗？
【发布时间】：2015-09-28 18:17:23
【问题描述】：

以下代码编译并给出预期结果（GCC 和 clang）：

template <typename T> struct Derived;

struct Base
{
    template <typename T>
    void foo(T * const t)
    {
        dynamic_cast<Derived<T> * const>(this)->bar(t);
    }
};

template <typename T>
struct Derived : Base
{
    void bar(T const *) const { }
};

代码将调用Base 中的foo 调度到Derived 中的bar。

作为参考，以下代码无法编译：

struct Derived2;

struct Base2
{
    template <typename T>
    void foo(T * const t)
    {
        dynamic_cast<Derived2 * const>(this)->bar(t);
    }
};

struct Derived2 : Base2
{
    template <typename T>
    void bar(T const *) const { }
};

GCC 提供以下诊断：

main.cpp: In member function 'void Base2::foo(T*)':
main.cpp:126:45: error: invalid use of incomplete type 'struct Derived2'
         dynamic_cast<Derived2 * const>(this)->bar(t);
                                             ^
main.cpp:119:8: note: forward declaration of 'struct Derived2'
 struct Derived2;
        ^

C++14 标准在“单一定义规则”部分中声明如下：

5 翻译单元中只需要一个类的定义如果以需要类类型的方式使用该类完全的。
[ 示例：以下完整的翻译单元是格式良好，即使它从未定义 X：
结构 X； // 将 X 声明为结构类型
结构 X* x1; // 在指针结构中使用 X
X* x2； // 在指针结构中使用 X
——结束示例]
[注：规则为声明和表达式描述了在哪些上下文中完成类类型是必需的。如果满足以下条件，则类类型 T 必须是完整的： (5.1) — 定义类型 T 的对象 (3.1)，或
(5.2) — 声明类型 T 的非静态类数据成员 (9.2)，或
(5.3) — T 在新表达式 (5.3.4) 或
中用作对象类型或数组元素类型 (5.4) — 左值到右值的转换应用于引用类型 T (4.1) 或
的对象的左值 (5.5) — 将表达式（隐式或显式）转换为 T 类型（第 4、5.2.3、5.2.7、5.2.9、5.4）或
(5.6) — 一个不是空指针常量且类型不是 cv void* 的表达式，使用标准转换（第 4 条）、dynamic_cast (5.2.7 ) 或 static_cast (5.2.9)，或 ...

这似乎表明第一个例子是不合法的。这是构造错误的吗？如果是这样，为什么我没有收到错误消息？

【问题讨论】：

对于从属名称，完整性在实例化点进行测量。
要使 dynamic_cast 正常工作，您需要多态性，即至少有一个虚函数。然后，由于您甚至不检查结果，因此更喜欢使用引用形式，其中 C++ 在失败时抛出异常。
这听起来像是two-phase lookup的经典例子。
做你想做的事的更惯用的方法是 CRTP 。 en.m.wikipedia.org/wiki/Curiously_recurring_template_pattern
@MarkLakata，我熟悉 CRTP。在这种情况下我不能使用它，因为基类实际上是一个访问者基类，它的类型需要被前向引用。

标签： c++ templates forward-declaration incomplete-type

【解决方案1】：

编辑：经过一番思考：如果您实例化模板，模板首先会被定义。因此，如果编译器已经到达您实例化模板类的行，那么您的第一个代码会起作用，因为模板首先被定义。

【讨论】：