c++ - static_cast 安全

Question

AFAIK，对于指针/引用 static_cast，如果此时编译器看不到类定义，则 static_cast 的行为将类似于 reinterpret_cast。

为什么 static_cast 对指针/引用不安全而对数值安全？

Answer 1

简而言之，因为多重继承。

长:

#include <iostream>

struct A { int a; };
struct B { int b; };
struct C : A, B { int c; };

int main() {
    C c;
    std::cout << "C is at : " << (void*)(&c) << "\n";
    std::cout << "B is at : " << (void*)static_cast<B*>(&c) << "\n";
    std::cout << "A is at : " << (void*)static_cast<A*>(&c) << "\n";

}

输出:

C is at : 0x22ccd0
B is at : 0x22ccd4
A is at : 0x22ccd0

请注意，为了正确转换为 B*，static_cast 必须更改指针值。如果编译器没有 C 的类定义，那么它就不会知道 B 是一个基类，并且肯定不知道要应用什么偏移量。

但是在没有定义可见的情况下，static_cast 的行为不像 reinterpret_cast，它是被禁止的:

struct D;
struct E;

int main() {
    E *p1 = 0;
    D *p2 = static_cast<D*>(p1); // doesn't compile
    D *p3 = reinterpret_cast<D*>(p1); // compiles, but isn't very useful
}

一个普通的 C 风格转换，(B*)(&c) 做你说的:如果结构 C 的定义是可见的，表明 B 是一个基类，那么它是一样的作为 static_cast。如果类型仅向前声明，则它与 reinterpret_cast 相同。这是因为它被设计为与 C 兼容，这意味着它必须在 C 可能的情况下做 C 做的事情。

static_cast 总是知道为内置类型做什么，这就是内置的真正含义。它可以将 int 转换为 float，等等。所以这就是为什么它对数字类型总是安全的，但它不能转换指针，除非 (a) 它知道它们指向什么，并且 (b) 指向的类型之间存在正确的关系。因此它可以将 int 转换为 float，但不能将 int* 转换为 float*。

正如 AndreyT 所说，有一种方法可以不安全地使用 static_cast，编译器可能不会救你，因为代码是合法的:

A a;
C *cp = static_cast<C*>(&a); // compiles, undefined behaviour

static_cast 可以做的一件事是“向下转换”指向派生类的指针(在这种情况下，C 是 A 的派生类)。但是，如果 referand 实际上不是派生类的，那你就完蛋了。 dynamic_cast 会在运行时执行检查，但对于我的示例类 C，您不能使用 dynamic_cast，因为 A 没有虚函数。

您可以类似地使用 static_cast 和 void* 做不安全的事情。