C++ 不安全转换解决方法

Question

在一个复杂的代码库中，我有一个非虚基类指针数组(基类没有虚方法)

考虑这段代码:

#include <iostream>

using namespace std;

class TBase
{
    public:
        TBase(int i = 0) : m_iData(i) {}
        ~TBase(void) {}

        void Print(void) {std::cout << "Data = " << m_iData << std::endl;}

    protected:
        int     m_iData;
};

class TStaticDerived : public TBase
{
    public:
        TStaticDerived(void) : TBase(1) {}
        ~TStaticDerived(void)  {}
};

class TVirtualDerived : public TBase
{
    public:
        TVirtualDerived(void) : TBase(2) {}
        virtual ~TVirtualDerived(void) {} //will force the creation of a VTABLE
};

void PrintType(TBase *pBase)
{
    pBase->Print();
}

void PrintType(void** pArray, size_t iSize)
{
    for(size_t i = 0; i < iSize; i++)
    {
        TBase *pBase = (TBase*) pArray[i];
        pBase->Print();
    }
}


int main()
{
    TBase b(0);
    TStaticDerived sd;
    TVirtualDerived vd;

    PrintType(&b);
    PrintType(&sd);
    PrintType(&vd); //OK

    void* vArray[3];
    vArray[0] = &b;
    vArray[1] = &sd;
    vArray[2] = &vd; //VTABLE not taken into account -> pointer not OK
    PrintType(vArray, 3);

    return 0;
}

输出是(在 Win64 上使用 Mingw-w64 GCC 4.9.2 编译):

Data = 0
Data = 1
Data = 2
Data = 0
Data = 1
Data = 4771632

失败的原因是每个TVirtualDerived实例都有一个指向虚拟表的指针，而TBase没有。因此，在没有先前类型信息的情况下向上转换到 TBase(从 void* 到 TBase*)是不安全的。

问题是我一开始就无法避免转换为 void* 。在基类上添加一个虚拟方法(例如析构函数)是可行的，但会产生内存成本(我想避免)

上下文:

我们正在一个非常受限的环境(内存严重受限)中实现信号/插槽系统。由于我们有数百万个可以发送或接收信号的对象，因此这种优化是有效的(当然，当它起作用时)

问题:

我该如何解决这个问题？到目前为止，我发现:

1 - 在 TBase 中添加虚方法。有效，但它并没有真正解决问题，它避免了它。而且效率很低(内存太多)

2 - 转换为 TBase* 而不是转换为数组中的 void*，代价是失去了通用性。 (可能是我接下来会尝试的)

你看到另一个解决方案了吗？

Answer 1

问题出在你的转换上。当您使用 C 类型转换通过 void 时，它等同于 reinterpret_cast，这在子类化时可能很差。在第一部分中，编译器可以访问类型，并且您的转换等同于 static_cast。

但我无法理解为什么您说您首先无法避免强制转换为 void*。由于 PrintType 在内部会将 void * 转换为 TBase *，因此您也可以传递 TBase **。在那种情况下它会工作正常:

void PrintType(TBase** pArray, size_t iSize)
{
    for(size_t i = 0; i < iSize; i++)
    {
        TBase *pBase = pArray[i];
        pBase->Print();
    }
}
...
    TBase* vArray[3];
    vArray[0] = &b;
    vArray[1] = &sd;
    vArray[2] = &vd; //VTABLE not taken into account -> pointer not OK
    PrintType(vArray, 3);

或者，如果您想要使用void ** 数组，您必须明确地确保您放入其中的只是TBase * 而不是指向子类的指针 :

void* vArray[3];
vArray[0] = &b;
vArray[1] = static_cast<TBase *>(&sd);
vArray[2] = static_cast<TBase *>(&vd);
PrintType(vArray, 3);

这两种方法都正确输出:

Data = 0
Data = 1
Data = 2
Data = 0
Data = 1
Data = 2