c++ - reinterpret_cast 指向基类的指针的 vector 的 vector

coder 2024-02-20 原文

考虑以下代码

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>

struct Base {
    int x;

    Base(int x) : x(x) {}
};

struct Derived : public Base {
    int y, z;

    Derived(int x) : Base(x), y(x + 1), z(x + 2) {}
};

void update(const std::vector<std::shared_ptr<const Base>>& elements) {
    for (const auto elem : elements) {
        std::cout << elem->x << "\n";
    }
}

int main(int, char**) {
    std::vector<std::shared_ptr<Derived>> elements(4);

    {
        int ctr = 0;
        std::generate(begin(elements), end(elements), [&ctr]() { return std::make_shared<Derived>(++ctr); });
    }

//    update(elements); // note: candidate function not viable: no known conversion from 'vector<shared_ptr<Derived>>' to 'const vector<shared_ptr<const Base>>' for 1st argument
    update(reinterpret_cast<std::vector<std::shared_ptr<const Base>>&>(elements));  // ok

    return 0;
}

我的问题是如果使用 reinterpret_cast从 std::vector<std::shared_ptr<Derived>> 转换至 std::vector<std::shared_ptr<const Base>>&是可行的并被标准接受。

我用 clang-3.8 和 gcc-6.1 编译了代码 -fsanitize=undefined看起来还可以。但是，我似乎无法找到关于 cppreference 的正确解释。

当然，我可以轻松地创建一个适当的函数，但它比单行 reinterpret_cast 长，并且需要一个临时 vector 。

void update(const std::vector<std::shared_ptr<Derived>>& elements) {
    std::vector<std::shared_ptr<const Base>> casted(elements.size());
    std::copy(begin(elements), end(elements), begin(casted));
    update(casted);
}

最佳答案

一般的模板和容器(我将 shared_ptr 视为一种特殊形式的容器)在 C++ 中不是协变的。这意味着如果你有两种类型 Base和 Derived < Base和一个 template<typename T> class X {}; , X<Base>和 X<Derived>是两个完全不同的事物，没有任何形式的关系。

在您的例子中，您有一个 std::vector<std::shared_ptr<Derived>> 类型的对象然后创建一个 std::vector<std::shared_ptr<const Base>>&然后用于访问它。我认为这有两个问题:

您转换了一个类型为 vector 的对象变成引用类型。我真的很想知道为什么会这样。
您通过不相关的不同类型的引用访问该对象。我认为这违反了严格的别名规则，因此是未定义的行为。

如果您使用 gcc -fstrict-aliasing 编译代码，编译器会假定你的程序符合规则并对其进行优化。它将生成警告:

> Start prog.cc: In function 'int main(int, char**)': prog.cc:33:80:
> warning: dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing
> rules [-Wstrict-aliasing]
>      update(reinterpret_cast<std::vector<std::shared_ptr<const Base>>&>(elements));  // ok

关于c++ - reinterpret_cast 指向基类的指针的 vector 的 vector ，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/38539106/

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