什么時候是`static_cast <Base*> （的static_cast <void*> （派生））`從指向派生類的指針有效嗎？

Question

對於這個問題，不應涉及多態，即沒有虛方法，也沒有虛基類。 萬一重要，我的案子不涉及任何這些。

假設我有一個Derived類，它有一個類型為Base的明確可訪問父類，沒有多態（沒有虛方法，沒有虛基類），但可能涉及間接和/或多重繼承。 進一步假設我有個有效的指針Derived *derived （指向類型的對象Derived或其亞類）。

在這種情況下，我相信static_cast<Base*>(derived)是有效的（產生有效的可用指針）。 當Base和Derived之間的祖先鏈涉及多重繼承時，此static_cast可能意味着指針調整以在Derived實例中定位Base實例。 為此，編譯器需要知道繼承鏈，在這種情況下他會這樣做。 但是，如果插入了void *的中間轉換，則會從編譯器中隱藏該繼承鏈信息。 對於哪個繼承鏈是這樣的靜態轉換有效嗎？ 我期待以下之一：

• 一個都沒有？ 除非指針確實指向確切類型，否則從void指針訪問static_cast是未定義的行為。
• 對於沒有多重繼承的所有鏈？ 然后，編譯器可以保證Base總是在Derived的開頭 - 但標准是什么？
• 對於在所有中間多重繼承鏈的第一個父類中找到Base的所有鏈？ 也許Base和Derived的開頭仍然匹配？
• 總是？ static_cast到void指針總是可以調整到第一個父節點的開頭，而static_cast從void指針撤消那個調整。 但是，通過多重繼承，“第一個父母”不一定是所有父母的父母。

Answer 1

static_cast<Base*>(static_cast<void*>(derived))在C ++標准中有一個名稱。 它被稱為reinterpret_cast 。 它在[expr.reinterpret.cast]第7段中指定：

可以將對象指針顯式轉換為不同類型的對象指針。 當對象指針類型的prvalue v被轉換為對象指針類型“指向cv T的指針”時，結果是static_cast<cv T*>(static_cast<cv void*>(v)) 。 [注意：將“指向T1的指針”類型的prvalue轉換為“指向T2的指針”類型（其中T1和T2是對象類型，T2的對齊要求不比T1更嚴格）並返回其原始類型產生原始指針值。 - 結束說明]

reinterpret_cast是告訴編譯器將指針視為其他東西。 編譯器可以或將根據此指令進行調整。 如果我們說謊，那么行為就是未定義的。 標准是否說這樣的reinterpret_cast有效？ 它實際上。 在[basic.compound]第4段中定義了指針互換性的概念：

如果出現以下情況，則兩個對象a和b是指針可互換的：

• 它們是同一個對象，或者
• 一個是union對象，另一個是該對象的非靜態數據成員（[class.union]），或
• 一個是標准布局類對象，另一個是該對象的第一個非靜態數據成員，或者，如果該對象沒有非靜態數據成員，則該對象的任何基類子對象（[class.mem]） ， 要么
• 存在對象c，使得a和c是指針可互換的，並且c和b是指針可互換的。

如果兩個對象是指針可互換的，則它們具有相同的地址，並且可以通過reinterpret_cast從指向另一個的指針獲得指向一個對象的指針。 [注意：數組對象及其第一個元素不是指針可互換的，即使它們具有相同的地址。 - 結束說明]

第三個子彈是你的答案。 類層次結構中的對象必須支持限制（從頂部基礎到大多數派生的標准布局 ），然后才能保證轉換為定義良好的結果。