Question

我今天偶然发现了一个问题，似乎无法解决。我正在编译一个包含模板化类（Derived<T>，其基数为Base）的共享库以及该类的一些显式实例化。我希望库用户从这个模板化的类扩展。当我尝试从dynamic_cast到Base* Derived<T>*用户的实例时出现问题。

我已将问题缩小到这个MWE：

共享库包含以下文件：

Base.h

#ifndef BASE_H_
#define BASE_H_

class Base {
public:
    Base();
    virtual ~Base();
};

#endif /* BASE_H_ */

Derived.h

#ifndef DERIVED_H_
#define DERIVED_H_    
#include <Base.h>

template <typename T>
class Derived : public Base {
public:  
    Derived();
    virtual ~Derived();
};

#endif /* DERIVED_H_ */

Derived.cpp

#include <Derived.h>

template <typename T>
Derived<T>::Derived() :
    Base() {
}

template <typename T>
Derived<T>::~Derived() {
}

// explicit instantiations
template class Derived<float>;
template class Derived<double>;
template class Derived<long double>;

Helper.h

#ifndef HELPER_H_
#define HELPER_H_

#include <Base.h>

class Helper {
public:
    Helper(Base* m);
    virtual ~Helper();

};

#endif /* HELPER_H_ */

Helper.cpp

#include <Helper.h>
#include <Base.h>
#include <Derived.h>

#include <iostream>

using namespace std;

Helper::Helper(Base* m) {

    cout << "after received " << m << endl;
    cout << "after fom: " <<  dynamic_cast< Derived<float>* >(m) << endl;
    cout << "after dom: " <<  dynamic_cast< Derived<double>* >(m) << endl;
    cout << "after ldom: " <<  dynamic_cast< Derived<long double>* >(m) << endl;
    cout << "===" << endl;
}

Helper::~Helper() {
}

使用该库的简单代码可能是：

TEST.CPP

#include <Derived.h>
#include <Helper.h>

#include <iostream>

using namespace std;

class MyModel : public Derived<double> {
public:
    MyModel() : Derived<double>() {
    };

    virtual ~MyModel() {
    };        

};

int main(int argc, char *argv[]) {

    MyModel om1;
    cout << "created mymodel " << &om1 << endl;
    cout << "before fom: " <<  dynamic_cast< Derived<float>* >(&om1) << endl;
    cout << "before dom: " <<  dynamic_cast< Derived<double>* >(&om1) << endl;
    cout << "before ldom: " <<  dynamic_cast< Derived<long double>* >(&om1) << endl;
    cout << "===" << endl;
    Helper root(&om1);

    return 0;
}

问题在于，当我创建共享库并链接test.cpp时，dynamic_cast失败。这是一个示例输出：

created mymodel 0x7fff5fbff3e0
before fom: 0
before dom: 0x7fff5fbff3e0
before ldom: 0
===
after received 0x7fff5fbff3e0
after fom: 0
after dom: 0  // <<< Here I expected it to succeed and return a non-null pointer
after ldom: 0
===

但是，如果我一起编译整个库和示例，则转换成功：

created mymodel 0x7fff5fbff3e0
before fom: 0
before dom: 0x7fff5fbff3e0
before ldom: 0
===
after received 0x7fff5fbff3e0
after fom: 0
after dom: 0x7fff5fbff3e0
after ldom: 0
===

我的问题是：为什么dynamic_cast失败？

并且，在我希望维护类似示例的类结构的前提下，继续使用共享库：如何从Derived<some type>*成功获取Base*强制转换？< / p>

Answer 1

这里没有任何意外。即使对于普通的非模板化类，也不应该期望 RTTI跨共享库边界工作。对于某些编译器，在某些操作系统上，使用某些编译器或链接器选项，它可能会起作用，但一般来说，它不会，也不是必需的（在标准中明确地保留未指定的）。即使你让它发挥作用，从长远来看也是不可持续的。

根据我的经验，RTTI无法在共享库边界之间交叉的情况远远超过可能的情况。

解决方案是：

将来自这些派生类型的对象的所有构造限制在使用dynamic_cast的共享库代码中（此解决方案很难管理）。
根本不要使用dynamic_cast（此解决方案是理想主义的，很少适用）。
不要使用共享库（评估共享库是否真的是您需要的，或者可能是从共享库中公开更高级别的接口，而不会暴露出派生的多态类型（这似乎表明“开放式架构”在您的应用中更合适））。
定义您自己的RTTI系统和强制转换操作符（这可能很难，具体取决于您的技能，但它不会占用太多代码，许多主流项目使用此解决方案，您可以找到大量的如何做到这一点的例子。）

Answer 2

我假设您使用的是Linux / GCC，因为在Windows上它应该“正常工作”。

它与GCC“不起作用”，因为对于性能，GCC中的RTTI支持依赖于指针比较。这一切都在this GCC FAQ中解释，包括如何解决。编辑：虽然，这个常见问题解答说，它不适用于dlopen()，而显式链接共享库应该工作;所以也许还有别的东西，比如下面提到的bug。

我发现其他一些链接可以提供帮助：
dynamic_cast an interface from a shared library which was loaded by lt_dlopen(libtool) doesn't work
dynamic cast with interfaces
C++ dynamic_cast bug in Mac OS 10.6 Snow Leopard

在共享库中显式化实例化模板化类和dynamic_cast

2 个答案: