static_pointer_cast<Derived> pReallyABase = static_pointer_cast<Derived>(pBase) 有效！为什么？ [复制]答案

【问题标题】：static_pointer_cast<Derived> pReallyABase = static_pointer_cast<Derived>(pBase) works! Why? [duplicate]static_pointer_cast<Derived> pReallyABase = static_pointer_cast<Derived>(pBase) 有效！为什么？ [复制]
【发布时间】：2026-01-07 20:45:01
【问题描述】：

我不明白为什么会这样。 pReallyABase 是一个向下转换的 shared_pointer，它指向一个基类实例。

我明白为什么编译器允许我调用 pReallyABase->onlyForDerived()，因为我将它定义为派生类指针，但是当我尝试使用该指针调用派生类函数时，为什么不会出现运行时错误？

class Base { 
    public:
        virtual string whatAmI() {
            return "I am a Base";
        }
};

class Derived : public Base {
    public:
        virtual string whatAmI() {
            return "I am a Derived";
        }

        string onlyForDerived() {
            return "I can do Derived things";
        }
};


int main(int argc, char *argv[]) { 
    shared_ptr<Base> pBase = shared_ptr<Base>(new Base);
    shared_ptr<Derived> pReallyABase = static_pointer_cast<Derived>(pBase);

    cout << pReallyABase->whatAmI() << endl;
    cout << pReallyABase->onlyForDerived() << endl;  //Why does this work?
    return 0;
}

结果

I am a Base
I can do Derived things

【问题讨论】：

未定义的行为意味着它所说的。
尝试让onlyForDerived 读取或写入Derived 成员，你可能不会有这样的运气:)

标签： c++ pointers inheritance downcast

【解决方案1】：

这是关于如何在 C++ 中调用成员函数（非静态和非虚拟），《Inside C++ 对象模型》一书对此进行了解释：

一个 C++ 设计标准是非静态成员函数至少必须是作为其类似的非成员函数有效。不应该有额外的开销用于选择成员函数实例。这是通过内部转换来实现的成员实例转化为等效的非成员实例。在这些转变之后它的每个调用也必须转换：例如：

obj.magnitude();

变成

magnitude_7Point3dFv(&obj);

和

ptr->magnitude();

变成

magnitude_7Point3dFv(ptr);

所以和上面的例子一样，函数 onlyForDerived 没有使用 Derived 类的任何成员变量，所以它可以工作。但这是一个未定义的行为，我们不应该依赖它。

【讨论】：

即使您在Derived 中定义int x=0 然后在onlyForDerived 中增加它，它似乎也可以编译。
您可能应该提到这就是它可能在某些实现上起作用的原因，但行为是未定义的，因此任何事情都可能发生。
@BenHymers，你是对的
@vsoftco，程序运行在调试模式还是发布模式？
使成员成为虚拟成员，即使不访问成员变量，它仍然可能会出现崩溃（无论如何，在任何合理的编译器上）。为虚拟和非虚拟方法调用生成的代码在反汇编中将非常有说服力。

【解决方案2】：

通过将Base 对象视为Derived，您会自动获得未定义的行为，因此任何您看到的行为都是合法的。

在这种情况下，由于编译器“知道”派生指针的静态类型是Derived，因此即使这样做是不合法的，它也可以调用函数。

它不会引发运行时错误，因为它不必（未定义就是未定义）。也就是说，如果函数是虚函数，它在大多数实现中可能会崩溃，如果派生类包含派生函数引用的数据，它可能会崩溃或生成意外输出。

【讨论】：