共享库中模板化类和dynamic_cast的显式实例化

Question

今天我遇到了一个似乎无法解决的问题。我正在编译一个共享库，其中包括一个模板类（Derived，其基为Base）和该类的一些显式实例化。我希望库用户从这个模板类扩展。当我尝试将用户的实例从 Base* 动态转换为 Derived* 时，问题就出现了。

我已将问题范围缩小到此 MWE：

共享库包含以下文件：

Base.h

#ifndef BASE_H_
#define BASE_H_

class Base {
public:
    Base();
    virtual ~Base();
};

#endif /* BASE_H_ */

Derived.h

#ifndef DERIVED_H_
#define DERIVED_H_    
#include <Base.h>

template <typename T>
class Derived : public Base {
public:  
    Derived();
    virtual ~Derived();
};

#endif /* DERIVED_H_ */

Derived.cpp

#include <Derived.h>

template <typename T>
Derived<T>::Derived() :
    Base() {
}

template <typename T>
Derived<T>::~Derived() {
}

// explicit instantiations
template class Derived<float>;
template class Derived<double>;
template class Derived<long double>;

Helper.h

#ifndef HELPER_H_
#define HELPER_H_

#include <Base.h>

class Helper {
public:
    Helper(Base* m);
    virtual ~Helper();

};

#endif /* HELPER_H_ */

Helper.cpp

#include <Helper.h>
#include <Base.h>
#include <Derived.h>

#include <iostream>

using namespace std;

Helper::Helper(Base* m) {

    cout << "after received " << m << endl;
    cout << "after fom: " <<  dynamic_cast< Derived<float>* >(m) << endl;
    cout << "after dom: " <<  dynamic_cast< Derived<double>* >(m) << endl;
    cout << "after ldom: " <<  dynamic_cast< Derived<long double>* >(m) << endl;
    cout << "===" << endl;
}

Helper::~Helper() {
}

使用该库的简单代码可能是：

test.cpp

#include <Derived.h>
#include <Helper.h>

#include <iostream>

using namespace std;

class MyModel : public Derived<double> {
public:
    MyModel() : Derived<double>() {
    };

    virtual ~MyModel() {
    };        

};

int main(int argc, char *argv[]) {

    MyModel om1;
    cout << "created mymodel " << &om1 << endl;
    cout << "before fom: " <<  dynamic_cast< Derived<float>* >(&om1) << endl;
    cout << "before dom: " <<  dynamic_cast< Derived<double>* >(&om1) << endl;
    cout << "before ldom: " <<  dynamic_cast< Derived<long double>* >(&om1) << endl;
    cout << "===" << endl;
    Helper root(&om1);

    return 0;
}

问题是，当我创建共享库并关联test.cpp 反对它，dynamic_cast 失败。这是一个示例输出：

created mymodel 0x7fff5fbff3e0
before fom: 0
before dom: 0x7fff5fbff3e0
before ldom: 0
===
after received 0x7fff5fbff3e0
after fom: 0
after dom: 0  // <<< Here I expected it to succeed and return a non-null pointer
after ldom: 0
===

但是，如果我一起编译整个库和示例，则转换会成功：

created mymodel 0x7fff5fbff3e0
before fom: 0
before dom: 0x7fff5fbff3e0
before ldom: 0
===
after received 0x7fff5fbff3e0
after fom: 0
after dom: 0x7fff5fbff3e0
after ldom: 0
===

---

我的问题是：为什么 dynamic_cast 失败？

并且，在我想像示例一样维护类结构并继续使用共享库的前提下：如何从 Derived* 成功获取 Derived* 转换>基础*？

Answer 1

我假设你使用的是 Linux/GCC，因为在 Windows 上它应该“正常工作”。

它并不“只适用于”GCC，因为为了提高性能，GCC 中的 RTTI 支持依赖于指针比较。 此 GCC 常见问题解答中对此进行了全部解释，包括如何解决它。编辑：不过，这个常见问题解答说它不适用于 dlopen() ，而与共享库的显式链接应该可以工作；所以也许还有其他的东西，比如下面提到的错误。

我发现的一些其他链接可能有帮助：
dynamic_cast 接口由 lt_dlopen(libtool) 加载的共享库不起作用
使用接口进行动态转换
Mac OS 10.6 Snow Leopard 中的 C++dynamic_cast 错误

Answer 2

这并不奇怪。即使对于普通的非模板化类，您也不应该期望 RTTI 能够跨共享库边界工作。对于某些编译器，在某些操作系统上，使用某些编译器或链接器选项，它可能可以工作，但一般来说，它不会，也不需要这样做（在标准中明确保留未指定）。即使你让它发挥作用，从长远来看也是不可持续的。

根据我的经验，RTTI 无法跨越共享库边界的情况远远多于可以跨越的情况。

解决方案是：

• 将这些派生类型的对象的所有构造限制在使用dynamic_cast的共享库代码中（此解决方案很难管理）。

• 根本不要使用dynamic_cast（这个解决方案是理想化的，很少适用）。

• 不要使用共享库（评估共享库是否确实是您所需要的，或者可能从共享库公开一个更高级别的接口，该接口不会公开要派生的多态类型（这似乎建议“开放式架构”更适合您的应用程序））。

• 定义您自己的 RTTI 系统和转换运算符（这可能很困难，具体取决于您的技能，但它并不需要太多代码，并且许多主流项目都使用此解决方案，您可以找到大量有关如何来做到这一点）。