向下转换 C++ 时的错误行为

Question

这是我编写的一段代码，用于查看向下转换期间的行为。

#include <iostream>
using namespace std;

class base {
public :
    void function()
    {
        cout << "\nInside class Base";
    }
};

class derived : public base {
public :
    void function()
    {
        cout << "\nInside class Derived.";
    }
};

int main()
{
    base * b1 = new base();
    base * b2 = new derived();
    derived * b3 = (derived*)b1 ;
    b1 -> function();
    b2 -> function();
    b3 -> function(); // print statement 3
    static_cast<derived*>(b2) -> function();
    static_cast<derived*>(b1) -> function(); // print statement 5
    return 0;
}

输出如下。

Inside class Base
Inside class Base
Inside class Derived.
Inside class Derived.
Inside class Derived.

我觉得 print statement 3 和 print statement 5 应该显示“Inside class base”。

有人可以解释一下我在这里可能缺少什么吗？

Answer 1

两者都是未定义行为的情况。将 b1 转换为 derived* 无效。

但是，如果您说base* b1 = new derived()，您将有相同的行为。由于这两个函数都没有标记virtual，所以它只在编译时检查对象类型。

所以第一种情况会打印“Inside class Base”，尽管它实际上是一个派生指针。

Answer 2

您需要将基本方法void function() 定义为virtual：

virtual void function()
{
    cout << "\nInside class Base";
}

结果输出是：

Inside class Base
Inside class Derived.
Inside class Base
Inside class Derived.
Inside class Base

在 OP 中，第 5 种情况可能不是参考1 中所述的未定义行为，并且内联成员函数内存不会像 here 中所述的数据成员那样存储，以确保在静态转换为派生类型后，派生成员函数被称为：

任何标准转换序列的倒数（第 4 条）不是 包含一个左值到右值（4.1），数组到指针（4.2）， 函数指针 (4.3)、空指针 (4.10)、空成员指针 (4.11) 或布尔 (4.12) 转换可以显式执行 使用 static_cast。

1 工作草案，C++ 编程语言标准，5.2.9 静态转换 - 7

Answer 3

函数在编译时调度，仅基于静态类型，因为它们不是虚拟的。

print 语句中 b3 的静态类型是 Derived *，因此是“Inside class Derived”。打印语句 5 将 Base * 转换为 Derived *，因此打印输出相同。

在 Base 中的 function() 定义中添加 virtual 并再次检查以查看会发生什么。

Answer 4

这是预期的行为。
非虚方法由对象的类型在编译时调用。
您使用了静态转换，因此编译器将其视为“派生”类。

如果您将方法声明为virtual，那么它将为该函数创建一个虚拟查找表，并根据实际的run-time类型调用该方法。