非引用的静态转换

如何解决非引用的静态转换

考虑以下程序：

#include <iostream>

class Pet {};

class Cat: public Pet {
public:
    void meow() const {
        std::cout << "Meow!" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Cat myCat;    
    Pet& myPet = myCat;
    static_cast<Cat&>(myPet).meow();
    
    // Undefined behavior?
    Pet myOtherPet;
    static_cast<Cat&>(myOtherPet).meow();
}

在我的机器上，输出是：

Meow!
Meow!

正如预期的那样，myPet 能够很好地 meow()，因为它不仅仅是任何 Pet&，而是被分配了值 myCat，它是类Cat。

然而，令我惊讶的是 myOtherPet 也能够meow()。我可以推测，由于 meow() 不使用任何类数据，该程序只是让我将我的通用宠物用作猫。

更糟糕的是，请考虑以下程序：

#include <iostream>

class Person {};

class Student: public Person {
public:
    float Average = 28.7;
    void print() const {
        std::cout << "Average: " << Average << std::endl;
    }
};

int main() {    
    Person& myPerson = myStudent;
    static_cast<Student&>(myPerson).print();
    
    // Undefined behavior?
    Person myOtherPerson = myStudent;
    static_cast<Student&>(myOtherPerson).print();
}

在我的机器上，输出是：

Average: 28.7
Average: 0

这次不是学生的myOtherPerson刚刚神奇地获得了Average附加到它的数据。

• 这种行为是跨编译器一致的还是未定义的？
• 这种使用会导致分段错误吗？

解决方法

带有引用的 static_cast 的两个合法用例是已经存在隐式转换序列或向下转换时。这两种情况都不是，因为 myOtherPet 实际上不是 Cat。您可以查看 static_assert here 的合法用例。

两者都是未定义的行为。您通过说 myOtherPet 是 Cat 而 myOtherPerson 是 Student 而不是在向编译器撒谎。它可能会打印“喵！”，可能会崩溃，可能会打印任意输出，或者可能会执行其他操作。

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• 这种行为是跨编译器一致的还是未定义的？

这是未定义的行为。

• 这种使用会导致分段错误吗？

此代码允许任何行为，包括分段错误。

,

通常我认为 static_cast 允许正常的隐式转换或它们的逆。那么为什么这个对象不反对，说你必须使用 reinterpret_cast 来代替？

通读https://en.cppreference.com/w/cpp/language/static_cast

如果 new_type 是某个类 D 的引用或指针，并且表达式是其非虚拟基 B 的左值或指向它的右值指针，则 static_cast 执行向下转换。 （如果 B 是 D 的模棱两可的、不可访问的或虚拟基（或虚拟基的基），则这种向下转换是格式错误的。）这种向下转换不进行运行时检查以确保对象的运行时类型实际上是 D，并且可能只有在通过其他方式保证此前提条件时才能安全使用，...

因此，这两种类型之间存在基本/派生关系。您正在指定“向下转换”，编译器会按照您的意愿行事。如果类型不相关，则 static_cast 确实会被拒绝。如果您需要类型检查，则需要使用 dynamic_cast 并使用虚函数，以便运行时检查可能。