转换为不同的基类会产生不同的结果。 C++答案

【问题标题】：Casting to different Base classes gives different result. C++转换为不同的基类会产生不同的结果。 C++
【发布时间】：2018-08-03 15:53:21
【问题描述】：

也许我的问题没有完美形成，但我的代码会让一切都清楚。

#include <iostream>
using namespace std;

struct A{int n;};
struct B{int n;};
struct C : A, B{};

int main()
{
    C c;
    C* pc = &c;

    std::cout<<"TEST1"<<std::endl;
    cout << static_cast<B*>(pc) << "\n";
    cout << reinterpret_cast<B*>(pc)<<"\n\n";

    std::cout<<"TEST2"<<std::endl;
    cout << static_cast<A*>(pc) << "\n";
    cout << reinterpret_cast<A*>(pc)<<"\n";
}

输出是：

TEST1
0042F830
0042F82C

TEST2
0042F82C
0042F82C

我知道使用 reinterpret_cast 是错误的设计。我没有考虑设计，但行为是困扰我的。谁能解释一下为什么第一次使用不同的方式会产生不同的结果，但第二次会产生相同的结果？？

【问题讨论】：

使用reinterpret_cast 几乎总是预示着糟糕的设计。避免它并重新考虑方法。
static_cast<B*>(pc) - “给我*pc 的B 部分的位置；reinterpret_cast<B*>(pc) - “将pc 视为B 的位置”。
@FrançoisAndrieux 这是实际的答案，你为什么不这样发布呢？
reinterpret_cast 和 c-style cast 基本一样吗？
@Zebrafish 不，c 风格的演员表可以是任何类型的演员表。 reinterpret_cast 在没有实际转换的情况下改变指针的类型（指针地址没有改变）。你只是用不同的方式解释相同的记忆。

标签： c++ inheritance casting reinterpret-cast static-cast

【解决方案1】：

定义一个类也意味着定义一个内存布局。在最简单的形式中，成员是连续排列的，例如

struct A {
    int n;
};

在记忆中

| Address  | Size | Member |
|----------+------+--------+
| 0042F82C | 4    | n      |

基类也是如此

struct C : A, B {
};

潜在的内存布局

| Address  | Size | Member |
|----------+------+--------+
| 0042F82C | 4    | A::n   |
| 0042F830 | 4    | B::n   |

现在你有一个指针pc 指向C 类型的对象。使用static_cast 会考虑对象内成员和基类的布局。

因此，您将获得A 或B 部分的正确地址。

在另一边使用reinterpret_cast，只是重用一个指针并假装它指向另一个类型。

说明

与 static_cast 不同，但与 const_cast 类似，reinterpret_cast 表达式不会编译为任何 CPU 指令。它纯粹是一个编译器指令，指示编译器将表达式的位序列（对象表示）视为具有 new_type 类型。

这就是为什么你得到相同的地址值的原因。

【讨论】：

【解决方案2】：

基本上，C 的 A 和 B 部分不能占用相同的空间。一个必须先于另一个。当您正确地将C* 转换为A* 时，您将获得一个指向原始指针指向的实例的A 部分的指针，同样适用于转换为B*。由于C (int A::n;) 的A 部分和C (int B::n;) 的B 部分必然位于不同的地址，因此这些转换的结果自然也彼此不同.这是可能的，因为编译器可以知道pc 指向的对象的布局，信息可以从它的类型推导出来。如果信息不可用，例如指针首先转换为 void*，这将不起作用。

reinterpret_cast 给出相同地址的原因与您投射到的地址无关，因为这正是reinterpret_cast 所做的。它将指针或引用转换为另一种类型，同时忽略任何形式的类型安全。对于reinterpret_cast，指针是创建一个新类型的指针，其地址与提供的指针相同，而不管实际类型和类型安全性如何。

小心使用reinterprect_cast，因为它本质上将事实注入到类型安全系统中。编译器必然会假设您所说的内容是正确的。如果这些“事实”不真实（例如 reinterpret_cast<B*>(pc) 的情况），您将面临未定义行为的风险。

【讨论】：