如何使用reinterpret_cast转换为c++中的派生类指针

Question

这是我的测试示例：

struct base {
    virtual ~base(){}
    int x;
};

struct derived: public virtual base {
    base * clone() {
        return new derived;
    }
    derived(): s("a") {}
    std::string s;
};

int main () {
    derived d;
    base * b = d.clone();
    derived * t = reinterpret_cast<derived*>(b);
    std::cout << t->s << std::endl;
    return 0;
}

它在我打印 s 的行处崩溃。由于“b”是指向派生类的指针，因此reinterpret_cast应该可以工作。我想知道为什么会崩溃。同时，如果我用dynamic_cast替换reinterpret_cast，那么它就可以工作。

Answer 1

不要reinterpret_cast它，它会导致多重或虚拟继承的问题，就像你的情况一样。简单的 static_cast 不能完成这里的工作吗？

要了解原因，请搜索虚拟继承的实现。常见的一种方法是在对象内存储指向基类的指针，因此虚拟基不会与其派生类共享相同的地址。使用多重继承时也有类似的情况。

简而言之，reinterpret_cast 只能将指针强制转换为 int 并返回（如果 int 中有足够的大小来包含指针）。

Answer 2

正如这里的其他答案所建议的，您不能以这种方式使用reinterpret_cast，因为指向base的指针的值实际上与不同指向派生的指针的值。有效的指针是在运行时推导出来的，这就是为什么你必须使用dynamic_cast。 static_cast 无法工作，因为您在设计时不知道最派生的类（您想要转换为的类）是通过哪种中间类型从您拥有的类型派生的一个指向.

这里真正的问题应该是：我在设计时知道如何从基指针计算派生指针。如何避免（dynamic_cast）的运行时损失？

坦率地说，我在这里没有看到一个真正好的选择，但是一个可能的选项是将指向最派生类型的指针存储在根类内的常量指针中，如下所示

struct base {
  void* const self;
  virtual ~base() {}
  protected:
    base(void* self) : self(self) {}
};
struct derived : public virtual base {
  derived() : base(this) {}
}

：危险的，因为它牺牲了类型安全来换取性能（如果你真的很幸运，你会得到轻微的运行时性能）。但是您将能够将您的 base 指针（void* 类型的 self 成员）reinterpret_cast 转换为 代码>派生指针。

Answer 3

即使b在这里动态为派生类型，您也必须使用dynamic_cast。这就是dynamic_cast的用途，在运行时动态地将基类的指针转换为派生类。

reinterpret_cast 接受原始指针并将其视为派生类型。但是，由于虚拟继承，必须对指针进行轻微调整以指向正确的方法调度表，而这正是dynamic_cast将要做的事情。