c++ - 转换 Derived** → Base** 是错误的吗？还有什么选择？

Question

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我的目标是有一个包含和操作几个基类对象的基容器类，然后有一个包含和操作几个派生​​类对象的派生容器类。根据 this answer 的建议，我试图通过让每个指针都包含一个指针数组(一个 Base** 和一个 Derived** )，并从 Derived** 转换来做到这一点至 Base**在初始化容器基类时。

但是，我遇到了一个问题——尽管编译得很好，但在操作包含的对象时，我会出现段错误或调用错误的方法。

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问题

我已将问题归结为以下最小情况:

#include <iostream>

class Base1 {
public:
    virtual void doThing1() {std::cout << "Called Base1::doThing1" << std::endl;}
};

class Base2 {
public:
    virtual void doThing2() {std::cout << "Called Base2::doThing2" << std::endl;}
};

// Whether this inherits "virtual public" or just "public" makes no difference.
class Derived : virtual public Base1, virtual public Base2 {};

int main() {
    Derived derived;
    Derived* derivedPtrs[] = {&derived};
    ((Base2**) derivedPtrs)[0]->doThing2();
}

您可能希望这会打印“Called Base2::doThing2”，但是……

$ g++ -Wall -Werror main.cpp -o test && ./test
Called Base1::doThing1

的确——代码调用Base2::doThing2 ，但是Base1::doThing1最终被调用。我也遇到过更复杂类的段错误，所以我假设它是与地址相关的 hijinks(可能与 vtable 相关 - 如果没有 virtual 方法，错误似乎不会发生)。你可以run it here , 和 see the assembly it compiles to here .

You can see my actual structure here – 它更复杂，但它将它与上下文联系起来并解释了为什么我需要类似的东西。

为什么 Derived** → Base** Derived* 时转换无法正常工作→ Base*做，更重要的是，将派生对象数组作为基对象数组处理的正确方法是什么(或者，如果做不到，另一种创建容器类的方法可以包含多个派生对象)？

我无法在向上转换(((Base2*) derivedPtrs[0])->doThing2())之前建立索引，恐怕，因为在完整代码中数组是一个类成员——而且我不确定转换是不是一个好主意(甚至可能)在容器类中使用包含对象的每个地方手动。不过，如果是处理此问题的方法，请纠正我。

(我认为这在这种情况下没有什么不同，但我所处的环境中 std::vector 不可用。)

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编辑:解决方案

许多答案表明，单独转换每个指针是拥有一个可以包含派生对象的数组的唯一方法——事实似乎确实如此。不过，对于我的特定用例，我设法使用模板 解决了问题!通过为容器类应该包含的内容提供类型参数，而不是必须包含派生对象的数组，数组的类型可以在编译时设置为派生类型(例如BaseContainer<Derived> container(length, arrayOfDerivedPtrs); ).

Here's a version of the broken "actual structure" code above, fixed with templates.

Answer 1

有很多因素使这段代码变得非常糟糕并导致了这个问题:

1. 为什么我们首先要处理双星类型？如果std::vector不存在，为什么不自己写一个？

2. 不要使用 C 风格的转换。您可以将指向完全不相关的类型的指针相互转换，并且编译器不允许阻止您(巧合的是，这正是这里发生的事情)。使用 static_cast/dynamic_cast相反。

3. 假设我们有 std::vector , 为了便于记法。您正在尝试转换 std::vector<Derived*>至 std::vector<Base*> .这些是不相关的类型(对于 Derived** 和 Base** 也是如此)，将一个转换为另一个在任何方面都是不合法的。

4. 从/到 derived 的指针转换不一定是微不足道的。如果你有 struct X : A, B {} , 然后是指向 B 的指针base 将不同于指向 A 的指针base^† (并且有一个 vtable 在起作用，也可能不同于指向 X 的指针)。它们必须是，因为(子)对象不能驻留在相同的内存地址。当您转换指针时，编译器将调整指针值。如果您(尝试)转换指针数组，这当然不会/不能发生在每个单独的指针上。

如果你有一个指向 Derived 的指针数组并希望获得指向 Base 的指针的数组，那么你必须手动转换每一个。由于两个数组中的指针值通常不同，因此无法“重复使用”同一个数组。

^†(除非满足 empty base optimization 的条件，但您不是这种情况)。