什么时候是`static_cast <Base*> （的static_cast <void*> （派生））`从指向派生类的指针有效吗？

Question

对于这个问题，不应涉及多态，即没有虚方法，也没有虚基类。 万一重要，我的案子不涉及任何这些。

假设我有一个Derived类，它有一个类型为Base的明确可访问父类，没有多态（没有虚方法，没有虚基类），但可能涉及间接和/或多重继承。 进一步假设我有个有效的指针Derived *derived （指向类型的对象Derived或其亚类）。

在这种情况下，我相信static_cast<Base*>(derived)是有效的（产生有效的可用指针）。 当Base和Derived之间的祖先链涉及多重继承时，此static_cast可能意味着指针调整以在Derived实例中定位Base实例。 为此，编译器需要知道继承链，在这种情况下他会这样做。 但是，如果插入了void *的中间转换，则会从编译器中隐藏该继承链信息。 对于哪个继承链是这样的静态转换有效吗？ 我期待以下之一：

• 一个都没有？ 除非指针确实指向确切类型，否则从void指针访问static_cast是未定义的行为。
• 对于没有多重继承的所有链？ 然后，编译器可以保证Base总是在Derived的开头 - 但标准是什么？
• 对于在所有中间多重继承链的第一个父类中找到Base的所有链？ 也许Base和Derived的开头仍然匹配？
• 总是？ static_cast到void指针总是可以调整到第一个父节点的开头，而static_cast从void指针撤消那个调整。 但是，通过多重继承，“第一个父母”不一定是所有父母的父母。

Answer 1

static_cast<Base*>(static_cast<void*>(derived))在C ++标准中有一个名称。 它被称为reinterpret_cast 。 它在[expr.reinterpret.cast]第7段中指定：

可以将对象指针显式转换为不同类型的对象指针。 当对象指针类型的prvalue v被转换为对象指针类型“指向cv T的指针”时，结果是static_cast<cv T*>(static_cast<cv void*>(v)) 。 [注意：将“指向T1的指针”类型的prvalue转换为“指向T2的指针”类型（其中T1和T2是对象类型，T2的对齐要求不比T1更严格）并返回其原始类型产生原始指针值。 - 结束说明]

reinterpret_cast是告诉编译器将指针视为其他东西。 编译器可以或将根据此指令进行调整。 如果我们说谎，那么行为就是未定义的。 标准是否说这样的reinterpret_cast有效？ 它实际上。 在[basic.compound]第4段中定义了指针互换性的概念：

如果出现以下情况，则两个对象a和b是指针可互换的：

• 它们是同一个对象，或者
• 一个是union对象，另一个是该对象的非静态数据成员（[class.union]），或
• 一个是标准布局类对象，另一个是该对象的第一个非静态数据成员，或者，如果该对象没有非静态数据成员，则该对象的任何基类子对象（[class.mem]） ， 要么
• 存在对象c，使得a和c是指针可互换的，并且c和b是指针可互换的。

如果两个对象是指针可互换的，则它们具有相同的地址，并且可以通过reinterpret_cast从指向另一个的指针获得指向一个对象的指针。 [注意：数组对象及其第一个元素不是指针可互换的，即使它们具有相同的地址。 - 结束说明]

第三个子弹是你的答案。 类层次结构中的对象必须支持限制（从顶部基础到大多数派生的标准布局 ），然后才能保证转换为定义良好的结果。