我有以下类层次结构：
class IControl
{
virtual void SomeMethod() = 0; // Just to make IControl polymorphic.
};
class ControlBase
{
public:
virtual int GetType() = 0;
};
class ControlImpl : public ControlBase, public IControl
{
public:
virtual void SomeMethod() { }
virtual int GetType()
{
return 1;
}
};
我有一个 IControl 抽象类和一个 ControlBase 类。 ControlBase类不从IControl继承，但我知道每个IControl实现都将从ControlBase派生。
我有以下测试代码，我使用 dynamic_cast IControl - 参考投射到 ControlBase （因为我知道它来源于它） >，以及 C风格演员：
int main()
{
ControlImpl stb;
IControl& control = stb;
ControlBase& testCB1 = dynamic_cast<ControlBase&>(control);
ControlBase& testCB2 = (ControlBase&)control;
ControlBase* testCB3 = (ControlBase*)&control;
std::cout << &testCB1 << std::endl;
std::cout << &testCB2 << std::endl;
std::cout << testCB3 << std::endl;
std::cout << std::endl;
std::cout << testCB1.GetType() << std::endl; // This properly prints "1".
std::cout << testCB2.GetType() << std::endl; // This prints some random number.
std::cout << testCB3->GetType() << std::endl; // This prints some random number.
}
只有dynamic_cast正常工作，其他两个强制转换才会返回略有不同的内存地址，GetType（）函数会返回不正确的值。
这是什么原因？ C风格演员最终是否使用 reinterpret_cast ？它与多态对象在内存中的对齐方式有关吗？
答案 0 :(得分：8)
我认为你的例子中的类名有点令人困惑。我们称他们为Interface，Base和Impl。请注意，Interface和Base 无关。
C ++标准定义了C风格的强制转换，在[expr.cast]中称为“显式类型转换（强制转换符号）”。您可以（也许应该）阅读整个段落，以确切了解C样式转换的定义方式。对于OP中的示例，以下内容就足够了：
C风格可以执行[expr.cast] / 4之一的转换：
const_cast static_cast static_cast后跟const_cast reinterpret_cast reinterpret_cast后跟const_cast 此列表的顺序很重要，因为：
如果转换可以用上面列出的多种方式解释，则使用列表中首先出现的解释，即使由该解释产生的转换格式不正确。
让我们来看看你的例子
Impl impl;
Interface* pIntfc = &impl;
Base* pBase = (Base*)pIntfc;
无法使用const_cast，列表中的下一个元素是static_cast。但是，Interface和Base类无关，因此没有static_cast可以从Interface*转换为Base* } 的。因此，使用了reinterpret_cast。
附加说明： 您问题的实际答案是：由于上面的列表中没有dynamic_cast，因此C风格的广告素材从不像dynamic_cast。
实际地址更改的方式不是C ++语言定义的一部分，但我们可以举例说明如何实现：
具有至少一个虚函数（继承或拥有）的类的每个对象包含（读取：可以包含，在此示例中）指向vtable的指针。如果它从多个类继承虚函数，它包含多个指向vtable的指针。由于空基类优化（没有数据成员），Impl的实例可能如下所示：
+=Impl=======================================+ | | | +-Base---------+ +-Interface---------+ | | | vtable_Base* | | vtable_Interface* | | | +--------------+ +-------------------+ | | | +============================================+
现在，例子：
Impl impl;
Impl* pImpl = &impl;
Interface* pIntfc = pImpl;
Base* pBase = pImpl;
+=Impl=======================================+ | | | +-Base---------+ +-Interface---------+ | | | vtable_Base* | | vtable_Interface* | | | +--------------+ +-------------------+ | | ^ ^ | +==|==================|======================+ ^ | | | +-- pBase +-- pIntfc | +-- pimpl
如果您改为reinterpret_cast，结果是实现定义的，但可能会产生如下结果：
Impl impl;
Impl* pImpl = &impl;
Interface* pIntfc = pImpl;
Base* pBase = reinterpret_cast<Base*>(pIntfc);
+=Impl=======================================+ | | | +-Base---------+ +-Interface---------+ | | | vtable_Base* | | vtable_Interface* | | | +--------------+ +-------------------+ | | ^ | +=====================|======================+ ^ | | +-- pIntfc | | +-- pimpl +-- pBase
即。地址未更改，pBase指向Interface对象的Impl子对象。
请注意，取消引用指针pBase已经将我们带到UB-land，标准没有指定应该发生什么。在此示例性实现中，如果您调用pBase->GetType()，则使用vtable_Interface*，其中包含SomeMethod条目，并调用该函数。这个函数不会返回任何内容，所以在这个例子中，召唤鼻子恶魔并接管世界。或者从堆栈中取一些值作为返回值。
答案 1 :(得分：3)
这是什么原因？
确切的原因是dynamic_cast保证在这种情况下通过标准工作，而其他类型调用未定义的行为。
C风格演员最终是否使用了reinterpret_cast？
是的，在这种情况下确实如此。 （旁注：永远不会使用C风格的演员表。）
它与多态对象在内存中的对齐方式有关吗？
我想说它与使用多重继承的多态对象在内存中的布局方式有关。在具有单一继承的语言中，dynamic_cast不是必需的，因为基础子对象地址将与派生对象地址重合。在多继承的情况下，情况并非如此，因为存在多个基础子对象，并且不同的基础子对象必须具有不同的地址。
有时，编译器可以计算每个子对象地址与派生对象地址之间的偏移量。如果偏移量不为零，则转换操作变为指针加法或减法而不是无操作。 （在虚拟继承 upcast 的情况下，它有点复杂，但编译器仍然可以这样做。）
至少有两种情况，编译器无法做到这一点：
在这些情况下，dynamic_cast是唯一的投射方式。