Hợp tác trung gian vùng chứa trong C++

Question

Tôi biết rằng C++ không hỗ trợ hiệp phương sai cho các phần tử vùng chứa, như trong Java hoặc C#. Vì vậy, đoạn mã sau có thể là hành vi không xác định:

#include <vector> 
struct A {}; 
struct B : A {}; 
std::vector<B*> test; 
std::vector<A*>* foo = reinterpret_cast<std::vector<A*>*>(&test); 

Không ngạc nhiên khi tôi nhận được giải pháp này khi đề xuất giải pháp này cho another question.

Nhưng phần nào của tiêu chuẩn C++ chính xác cho tôi biết rằng điều này sẽ dẫn đến hành vi không xác định? Nó đảm bảo rằng cả hai std::vector<A*> và std::vector<B*> lưu trữ con trỏ của chúng trong một khối bộ nhớ. Nó cũng được đảm bảo rằng sizeof(A*) == sizeof(B*). Cuối cùng, A* a = new B là hoàn toàn hợp pháp.

Vì vậy, những gì xấu tinh thần trong tiêu chuẩn đã làm tôi gợi ý (ngoại trừ phong cách)?

Answer 1

Nguyên tắc vi phạm ở đây là tài liệu trong C++ 03 3.10/15 [basic.lval], trong đó quy định cụ thể những gì được gọi không chính thức là "quy tắc nghiêm ngặt răng cưa"

Nếu một chương trình cố gắng truy cập giá trị được lưu trữ của một đối tượng thông qua một vế trái của khác hơn là một trong các loại sau đây hành vi là undefined:

• loại năng động của đối tượng,

• một phiên bản cv-trình độ của các loại động của đối tượng,

• một loại đó là ký kết hoặc kiểu unsigned tương ứng với các loại động của đối tượng,

• một loại đó là ký kết hoặc kiểu unsigned tương ứng với một CV- phiên bản đủ của các loại động của đối tượng,

• một loại tổng hợp hoặc công đoàn trong đó bao gồm một trong các loại nói trên giữa các thành viên của nó (bao gồm, đệ quy, thành viên của một subaggregate hoặc công đoàn chứa),

• một loại mà là một (possi bly cv-đủ điều kiện) loại lớp cơ sở của loại động của đối tượng,

• một loại char hoặc unsigned char.

Nói tóm lại, cho một đối tượng, bạn chỉ được phép truy cập vào đối tượng đó thông qua một biểu thức mà có một trong các loại trong danh sách. Đối với một đối tượng kiểu lớp không có các lớp cơ sở, chẳng hạn như std::vector<T>, về cơ bản bạn bị giới hạn ở các loại có tên trong dấu đầu tiên, thứ hai và cuối cùng.

std::vector<Base*> và std::vector<Derived*> là các loại hoàn toàn không liên quan và bạn không thể sử dụng đối tượng thuộc loại std::vector<Base*> như thể nó là std::vector<Derived*>.Trình biên dịch có thể làm tất cả mọi thứ nếu bạn vi phạm quy định này, bao gồm:

• thực hiện tối ưu hóa khác nhau trên một hơn bên kia, hoặc

• bố trí các thành viên nội bộ của một cách khác nhau, hoặc

• thực hiện tối ưu hóa giả định rằng một std::vector<Base*>* không bao giờ có thể tham khảo các đối tượng giống như một std::vector<Derived*>*

• kiểm tra sử dụng thời gian chạy để đảm bảo t mũ bạn không vi phạm quy tắc bí danh nghiêm ngặt

[Nó cũng không đảm bảo rằng nó sẽ "hoạt động" và nếu bạn thay đổi trình biên dịch hoặc trình biên dịch các phiên bản hoặc cài đặt biên dịch, tất cả có thể ngừng "hoạt động". Tôi sử dụng dấu nháy mắt vì một lý do ở đây. :-)]

Thậm chí nếu bạn chỉ có Base*[N] bạn không thể sử dụng mảng đó như thể là Derived*[N] (mặc dù trong trường hợp đó, việc sử dụng có thể an toàn hơn, "an toàn hơn" có nghĩa là "vẫn chưa xác định nhưng ít hơn có khả năng giúp bạn có được vào rắc rối).

Answer 2

bạn đang gọi tinh thần xấu của reinterpret_cast <>.

Trừ khi bạn thực sự biết những gì bạn làm (tôi có nghĩa là không tự hào và không vẻ thông thái) reinterpret_cast là một trong những cửa của số điện thoại

Cách sử dụng an toàn duy nhất mà tôi biết là quản lý lớp học es và cấu trúc giữa các hàm C++ và C gọi. Tuy nhiên, có thể có một số người khác.

Answer 3

Tôi nghĩ rằng nó sẽ được dễ dàng hơn để hiển thị hơn nói:

struct A { int a; }; 

struct Stranger { int a; }; 

struct B: Stranger, A {}; 

int main(int argc, char* argv[]) 
{ 
    B someObject; 
    B* b = &someObject; 

    A* correct = b; 
    A* incorrect = reinterpret_cast<A*>(b); 

    assert(correct != incorrect); // troubling, isn't it ? 

    return 0; 
} 

Các (cụ thể) vấn đề cho thấy ở đây là khi thực hiện chuyển đổi "đúng đắn", trình biên dịch cho biết thêm một số con trỏ ajdustement tùy thuộc vào bộ nhớ bố trí của các đối tượng. Trên reinterpret_cast, không có điều chỉnh nào được thực hiện.

Tôi cho rằng bạn sẽ hiểu tại sao việc sử dụng reinterpet_cast nên thường bị cấm từ mã ...

Answer 4

Các vấn đề chung với hiệp phương sai trong các thùng chứa như sau:

Hãy nói rằng dàn diễn viên của bạn sẽ làm việc và hợp pháp (nó không được nhưng chúng ta hãy giả định nó là dành cho ví dụ sau):

#include <vector> 
struct A {}; 
struct B : A { public: int Method(int x, int z); }; 
struct C : A { public: bool Method(char y); }; 
std::vector<B*> test; 
std::vector<A*>* foo = reinterpret_cast<std::vector<A*>*>(&test); 
foo->push_back(new C); 
test[0]->Method(7, 99); // What should happen here??? 

vì vậy, bạn cũng diễn giải-đúc một C * với một B * ...

Thực ra tôi không biết .NET và Java quản lý điều này như thế nào (tôi nghĩ rằng họ ném một ngoại lệ khi cố gắng chèn C).