为什么向上转换基类的子指针有时会改变指针值？

问题描述 投票：7回答：2

我发现了一些似乎与我的问题有关的其他问题，但没有一个直接回答它（即使是几乎同名的the one）。

我有一个源自两个父母的C ++子类。我创建了该类的一个对象，然后将它的引用转换为它的两个父类。转换值不相同，但仍然是子引用的值。这是代码：

class Mom
{
public:
    int a = 1;
};

class Dad
{
public:
    int b = 2;
};

class Child : public Mom, public Dad
{
public:
    int c = 3;
};

int main()
{
    Child* c = new Child; // 0x00C5A618

    Mom* m = c; // 0x00C5A618
    Dad* d = c; // 0x00C5A61C

    return 0;
}

现在，我猜测通过应用static_cast <>获得的地址是实际子对象的地址。碰巧，Mom是第一个子对象，所以它实际上与Child具有相同的地址。 Dad是第二个子对象，因此它位于不同的地址。

据我所知，C风格的演员阵容就像这样

Mom* m = (Mom*)c;
Dad* d = (Dad*)c;

如果这样做是合法的，将应用static_cast <>。实际上，当我实际编译并执行该版本时，我会看到与以前相同的行为。

继续这个闪烁的传奇，使用隐式演员，像这样

Mom* m = c;
Dad* d = c;

也表现出相同的行为，我从中推断，当等效的显式转换是合法的时，隐式转换也会应用static_cast <>。

向下转回Child会做同样的事情：

Child* k = static_cast<Child*>(d); // 0x00C5A618

k中的值与d中的值不同，已经被设置回c中最初的值。

我猜测，在这种情况下，有一个运行时检查，以确定d是否指向Dad对象的Child子对象。

到目前为止，这一切都是有道理的，但我很惊讶，对于单独派生的层次结构，没有这样的地址调整（如果这是正确的调用它）。也就是说，如果我的层次结构只是Mom-> Dad-> Child，则将对Child的引用转换为指向Mom或Dad的指针永远不会更改值：

class Mom
{
public:
    int a = 1;
};

class Dad : public Mom
{
public:
    int b = 2;
};

class Child : public Dad
{
public:
    int c = 3;
};

int main()
{
    Child* c = new Child; // 0x00C5A618

    Mom* m = c; // 0x00C5A618
    Dad* d = c; // 0x00C5A618

    Child* k = static_cast<Child*>(d); // 0x00C5A618

    return 0;
}

我原以为它会根据每个附加子类所需的存储大小或四个字节（int的大小）来改变。但是，他们没有。上例中的所有指针c，m，d和k都具有相同的值。

所以，现在我猜测对象是在内存中布局的，Mom对象位于最低地址，Dad对象接下来所需的额外空间，以及Child最后所需的额外空间。由于Dad是一个Mom，Dad地址将与Mom地址相同，不是吗？

同样，Child也是一个Mom，因此它的地址也与它自己的Mom子对象的地址相同。

所以...

我认为它的工作方式如下：在内存中，对象相互跟随，在纯粹单独派生的层次结构中，向上转换和向下转换始终产生相同的地址，而在多个派生的层次结构中，某些向上转换产生不同的地址，因为不是所有子对象将从派生对象的相同地址开始。像这样：

Possible Memory Layout for a Singly Derived Hierarchy

+-------+-----+-----+---+
| Child : Dad : Mom : a |
|       |     +-----+---+
|       |           : b |
|       +-----------+---+
|                   : c |
+-----------------------+


Possible Memory Layout for a Multiply Derived Hierarchy

+-------+-----+---+
| Child : Mom : a |
|       +-----+---+
|       : Dad : b |
|       +-----+---+
|             : c |
+-----------------+

对不起，我有点絮絮叨叨，但我的问题是这样的事实：对于一个乘法派生对象的某些基类的向上转换会改变引用的值，这是事后修改后的值是地址的结果内存中的基础对象？

c++ pointers casting
2个回答
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是的，你是对的。向上转换指针会给出父子对象的地址，该子对象存储在子类中的某个位置。通常，父子对象存储在子对象的开头，因此指向子对象子对象的指针是相同的。

在多重继承的情况下，所有父节点都不可能占用相同的内存（让我们忽略可能的空基优化），因此所有但只有一个基类地址必须与子地址不同。

2
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我猜测，在这种情况下，有一个运行时检查，以确定d是否指向Dad对象的Child子对象。

不，如果您想要运行时检查，请使用dynamic_cast（但源类型必须是多态的）。使用static_cast，编译器将假定类型是正确的，否则会发生未定义的行为。

我认为它的工作原理如下：在内存中，对象相互跟随，在纯粹单独派生的层次结构中，向上转换和向下转换始终产生相同的地址

这不保证;标准没有具体说明。编译器不必布置基类和成员子对象，以便基类子对象首先出现，尽管在这些情况下您的编译器似乎没有;但是可能存在其他地址可能不同的情况，例如派生类是否包含虚函数而基类不包含。 （在这种情况下，布局可能首先是vptr，然后是基类子对象，然后是成员子对象。）

事实上，对于多重派生对象的某些基类的向上转换会更改引用的值，这是事后转换值是内存中基础对象的地址这一事实的结果吗？

是。

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