失败和格式错误的演员表

Question

您能否解释一下ill-formed cast与failed cast之间的区别？ 例如：

class A { virtual void f(); };
class B { virtual void g(); };
class D : public virtual A, private B { };

void g() {
    D d;
    B* bp = (B*)&d;    // cast needed to break protection
    A* ap = &d;        // public derivation, no cast needed
    D& dr = dynamic_cast<D&>(*bp);    // fails
    ap = dynamic_cast<A*>(bp);        // fails
    bp = dynamic_cast<B*>(ap);        // fails
    ap = dynamic_cast<A*>(&d);        // succeeds
    bp = dynamic_cast<B*>(&d);        // ill-formed (not a run-time check)
}

Answer 1

尽管有名称，但是当您使用dynamic_cast进行向上转换（派生->基础）时， static_cast转换在编译时完成，其行为与static_cast或隐式转换相同-如果基础不明确或无法访问，则程序异常格式，表示编译器必须产生诊断信息。 §5.2.7[expr.dynamic.cast] / p5：

[对于表达式dynamic_cast<T>(v) ：]

如果T是“指向cv1 B指针”并且v具有类型“指向cv2 D指针”，使得B是D的基类，则结果是指向v指向的D对象的唯一B子对象的指针。类似地，如果T是“对cv1 B引用”并且v具有cv2 D类型，使得B是D的基类，则结果是v引用的D对象的唯一B子对象。 ⁶⁷其结果是左值如果T是一个左值参考，或x值如果T是一个rvalue参考。 在指针和引用两种情况下，如果cv2 cv资格大于cv1的资格，或者B是D的不可访问或模棱两可的基类，则程序是cv2 。

⁶⁷ v指向或引用的最派生对象（1.8）可以包含其他B对象作为基类，但这些对象将被忽略。

在其他情况下（向下浇铸或侧向浇铸），则在运行时执行检查。 如果失败，则转换结果是指针转换为空指针，而引用转换为std::bad_cast异常。

Answer 2

让我们从头开始，看看每种情况：

class A { virtual void f() {} };
class B { virtual void g() {} };
class D : public virtual A, private B { };

void g() {
  D d;
  B* bp = (B*)&d;

  [continue...]

C ++强制转换（ reinterpret_cast例外，它仅强制转换原始指针值而无需进行任何调整或算术运算）不允许使用C样式“忽略”继承访问级别（ https://stackoverflow.com/a/3674955/1938163 ）演员可以。

使用上面的代码bp是一个指向有效对象的指针，但是访问级别被完全绕开。 这可能是个问题吗？

答案是肯定的，以下面为例：

class A { virtual void f() {} };
class B { virtual void g() {}
public:
    ~B() {cout << "B's destructor";} // You can destroy B objects but NOT D objects from B* pointers
};
class D : public virtual A, private B {
    ~D() {cout << "D's destructor";}
};

void g() {
    D *d = new D();

    B* bp = (B*)d; // Bypass access permissions

    delete bp; // This shouldn't happen! D's destructor will NOT be called! Undefined Behavior!

使用-Wold-style-cast -Werror可避免此问题（以及其他几个问题： https : -Wold-style-cast -Werror ）

继续您的示例，我们有

A* ap = &d;

这是完全合法的选择。 以下是不合法的演员表：

D& dr = dynamic_cast<D&>(*bp);

出于可读性原因，引用标准并替换一些单词：

（N3690-§5.2.7-8）

如果D是D＆指向或引用的类类型，则运行时检查在逻辑上执行如下：—如果在bp指向（引用）的最派生对象中bp指向（引用） 公共基类的子对象D对象，并且如果仅从bp指向（引用）的子对象派生出类型D的一个对象，则指向该D对象的结果点（引用）。

因此访问权限错误，并且转换失败。 它不是格式错误，只是失败（稍后阅读以了解区别）。

如果您要求一个指针，您将得到一个NULL ，但是由于引用需要绑定到对象，因此上面的方法会引发异常（这是在这里做的唯一明智的事情）。

随后的演员表也并非格式错误，只是明显的错误。 通常，您不能从基址指针强制转换为另一个基址（ https://stackoverflow.com/a/7426562/1938163 ），但由于此处涉及的基类是多态的，因此应允许以下内容并有效：

ap = dynamic_cast<A*>(bp);

...如果bp指向（引用）最派生对象的公共基类子对象，并且最派生对象的类型具有类型A的基类，即明确且公共，则结果指向（引用）到最派生对象的A子对象。

但同样：权限使事情出错，并且转换失败（ 不是格式错误，再次只是失败）。

由于ap为NULL ap已经是无效的转换

bp = dynamic_cast<B*>(ap);

但是，如果ap不为NULL ，对于上面引用的相同段落，强制转换将始终失败：

...如果ap指向（引用）最派生对象的公共基类子对象，并且派生最多的对象的类型为B， 且类型明确且是public ，则结果指向（引用）到最派生对象的B子对象。

唯一成功的演员是

ap = dynamic_cast<A*>(&d);

D对象指针被强制转换为公共基类。

最后的演员表最终格式不正确

bp = dynamic_cast<B*>(&d);

因为根据标准

（N3690-§5.2.7-5）

（dynamic_cast的）

如果B *是“指向cv1 B的指针”，并且＆d具有“指向cv2 D的指针”，使得B是D的基类，则结果是指向＆d所指向的D对象的唯一B子对象的指针。

...

在指针和引用两种情况下，如果cv2的cv资格大于cv1的资格，或者B是D的不可访问或模棱两可的基类 ， 则程序是错误的。

总计：3个失败的转换（一个异常抛出），一个成功，一个格式错误。

最后：失败的强制转换是无法完成的强制转换，但可以根据标准规则进行处理：

如果v的值在指针情况下为空指针值，则结果为类型T的空指针值。如果C是T指向或引用的类类型，则运行时检查在逻辑上执行如下：

...（与上述规则相同）

—否则，运行时检查将失败。

转换为指针类型失败的值是所需结果类型的空指针值。 转换为引用类型失败会引发异常

除非另有指示（不需要诊断），否则通常应该在您感兴趣的强制转换中，编译器实现会向格式错误的程序发出错误或警告：

B* bp = (B*)&d;
A* ap = &d;
D& dr = dynamic_cast<D&>(*bp); // This is a runtime error
ap = dynamic_cast<A*>(bp); // this is a runtime error
bp = dynamic_cast<B*>(ap); // this is a runtime error
ap = dynamic_cast<A*>(&d); // succeeds
bp = dynamic_cast<B*>(&d); // This is ill-formed and the compiler should warn about it

如果我出错了（很可能），请在下面的评论中写下来，我会立即修复。 谢谢！