带有 reinterpret_cast 的 CRTP 到目标类

Question

背景

我希望在临时基础上应用外观，而不是将它们烘焙到类本身中。但是我需要对数据进行操作，所以我需要this 可以从门面访问。这是一个小例子：

#include <array>
#include <iostream>

template <typename T>
struct x_getter
{
    friend T;

    double x() const
    {
        return (*real_self)[0];
    }

    void x(double new_x)
    {
        (*real_self)[0] = new_x;
    }

private:
    T* real_self = reinterpret_cast<T*>(this);
    x_getter() = default; //prevents accidental creation
};

struct coordinates : std::array<double, 3>, x_getter<coordinates>
{
    using std::array<double, 3>::array;
};


int main()
{
    coordinates origin{};
    std::cout << origin.x();
    origin.x(12.7);
    std::cout << ' ' << origin.x() << '\n';
}

It segfaults。不久前使用类似的东西，我很不幸能够逃脱它。

问题

如何使目标类类型的this 在外观类中可用？

我对班级布局的理解

在对象内部的某处，以无序的方式，有数组和x_getter。通过reinterpret_casting 它，我试图欺骗它认为this 是coordinates，但是当它执行operator[] 时，使用的偏移量有点偏离，它超出了对象，因此出现段错误。

Answer 1

这里的问题是reinterpret_cast 不起作用，因为this 指针没有指向coordinates 类的开头，因为它在从x_getter 继承之前继承自array。这个类的内存布局如下所示：

coordinates
|- std::array<double, 3>
|- x_getter

当您使用reinterpret_cast<T*>(this) 时，存储在this 指针中的地址是x_getter 对象的地址，但是您强制编译器假定它实际上是coordinates 对象的地址。所以解引用这样一个指向派生类的指针会导致各种未定义的行为。

通常 CRTP 应该在方法内部使用static_cast：

double x() const
{
    return (*static_cast<TDerived const *>(this))[0];
}

与reinterpret_cast 不同，static_cast 将正确调整this 指针以正确指向派生对象。