Ist es sicher, in eine Klasse zu konvertieren, die dasselbe Datenelementlayout aufweist, aber eine andere Implementierung?

Question

Die erste Klasse wird für private Vererbung verwendet, um das exakt gleiche Layout zu gewährleisten. Dies sollte Casting sicher machen.

#include <iostream> 
#include <string> 

struct data_base 
{ 
    data_base(int i, std::string&& s) noexcept 
     : i_{ i } 
     , s_{ std::move(s) } 
    {} 

    int i_; 
    std::string s_; 
}; 

In diesem trivialen Beispiel drucke ich das int Datenelement zuerst durch das std::string Daten Mitglied gefolgt von Instanzen von data<true>.

template<bool = true> 
struct data : private data_base // inherits 
{ 
    data(int i, std::string&& s) noexcept 
     : data_base(i, std::move(s)) 
    {} 

    void print() 
    { 
     std::cout << "data<true> - " << i_ << s_ << '\n'; 
    } 
}; 

jedoch die data<false> druckt das std::string Datenelement zunächst durch das int Daten Mitglied gefolgt.

template<> 
struct data<false> : private data_base 
{ 
    void print() 
    { 
     std::cout << "data<false> - " << s_ << i_ << '\n'; 
    } 
}; 

Beispiel:

int main() 
{ 
    data<true> d{ 5, "abc" }; 
    d.print(); 
    ((data<false>&)d).print(); 
} 

Demo: http://coliru.stacked-crooked.com/a/8b1262afe23dc0a2

Als die Demo zeigt, auch mit der -fstrict-aliasing Fahne, es gibt keine Warnungen ist.

Jetzt, da sie das gleiche Layout haben, dachte ich, dass ich einfach zwischen den beiden Typen umwandeln könnte, um eine andere Art von statischem Polymorphismus zu bekommen; ohne die Kosten eines virtuellen Funktionsaufrufs.

Ist diese Verwendung sicher oder löst ich ein undefiniertes Verhalten aus?

Answer 1

Aus [expr.reininterpret.cast]/11 in der Sprachspezifikation können Sie einen Verweis von einem Typ auf einen anderen umwandeln (wenn Sie einen Zeiger auf einen anderen umwandeln können).

Mit Ihren Klassenlayouts haben beide Typen eine gemeinsame Basisklasse, die alle Daten enthält. Die beiden abgeleiteten Typen fügen keine Datenelemente hinzu und fügen auch keine virtuellen Funktionen hinzu, sodass das Objektlayout für beide Klassen identisch ist.

So ist die Verwendung sicher, wenn Sie reinterpret_cast verwenden.

In diesem Fall ähnelt das dem Umwandeln in eine Referenz der Basisklasse und dem anschließenden Umsetzen dieser Referenz auf die andere abgeleitete Klasse.

Answer 2

Es ist mehr oder weniger, was beschrieben here, die so genannte Boost-Mutante Idiom.

Es wird gesagt, dass (Hervorhebung von mir):

Boost-Mutante Idiom Verwendung von reinterpret_cast und hängt stark von der Annahme macht, dass die Speicherlayouts von zwei verschiedenen Strukturen mit identischen Datenelemente (Art und Reihenfolge) austauschbar. Obwohl der C++ - Standard diese Eigenschaft nicht garantiert, erfüllen praktisch alle Compiler es. Darüber hinaus ist das Mutantenidiom Standard, wenn nur POD-Typen verwendet werden.

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Hinweis: die Seite ist ziemlich veraltet, ich weiß nicht, ob die jüngsten Revisionen etwas über dieGarantien geändert oben erwähnt.