尽管切片，为什么 static_cast 仍然可以使用空指针？答案

【问题标题】：Why does static_cast still work with null pointers in spite of slicing?尽管切片，为什么 static_cast 仍然可以使用空指针？
【发布时间】：2012-06-09 14:27:06
【问题描述】：

如果我们使用多重继承，切片将使父对象的地址与叶对象的地址不同：

struct X {int x};
struct Y {int y};
struct Z : X, Y {int z};

所以如果我们有一个Z 对象z，它的地址&z 将不与其父Y 的地址重合：static_cast<Y*>(&z) 比@ 高四个字节987654327@.

static_cast 的好处在于它是静态的，因此不占用运行时间（与 dynamic_cast 相比）。但是，如果我们有一个指向0 的Z*，那么每次转换到父级时都应该并且确实 产生一个空指针。为什么这个工作以及它是如何实施的？这是否意味着每个static_cast 都会引入一个分支指令？

【问题讨论】：

这是可行的，因为Z 类型的每个对象也是Y 类型的对象。基类的指针可以隐式指向派生类的对象。
@Als：我说的是static_cast的实现。当然每个Z 都包含一个Y，但它们的地址不同。但是，您可能会注意到 static_cast<Y*>(zPtr) 将 0 如果 zPtr 是 0。
“它是静态的，所以不占用运行时间”——嗯？您确实意识到 static_cast 也可以在不同大小的整数之间进行转换，不是吗？这也不是（通常）在运行时无操作。
@hvd：啊，是的。我在想“与需要 rtti 的 dynamic_cast 相比”。
啊，这清楚了。但是dynamic_cast 并不总是需要 RTTI：至少在 GCC 中，dynamic_cast<void*> 甚至可以与 fno-rtti 一起使用。

标签： c++ casting null static-cast object-slicing

【解决方案1】：

是的，从指向派生类的指针到指向基类的指针的隐式转换以及再次返回 static_cast 都必须保留空指针值。这意味着对于基类地址与派生类地址不一致的多重继承情况，生成的代码中通常需要一个分支。

理论上，实现可以在“零”地址周围保留一系列地址来表示空指针并避免在这种情况下分支，但其代价是增加了对空指针比较的额外检查。

【讨论】：

but it would be at the expense of adding extra checking for comparisons of null pointers 这是一个比 static_casting 更常见的场景。
@nightcracker：当然。我无法想象使用这种策略的实际实现；这更像是一种思想练习。
@CharlesBailey：但请注意，很多实现确实实际上无论如何都会保留接近零的地址。例如，在 Windows 上，前 4 兆字节的地址空间始终是“空的”——您可以形成这样的地址，但尝试取消引用它会使您的程序中止。