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c++ - 当 S 是 T 的普通子类时，在需要 T 数组的地方使用 S 数组是否安全？

coder 2023-11-13 原文

考虑以下一对相关结构的声明。后代类不添加任何成员变量，唯一的成员函数是一个构造函数，它除了将其所有参数转发给基类的构造函数外什么都不做。

struct Base {
  Base(int a, char const* b):
    a(a), b(b)
  { }
  int a;
  char const* b;
};

struct Descendant: Base {
  Descendant(int a, char const* b):
    Base(a, b)
  { }
};

现在考虑使用这些类型的以下代码。函数 foo 期望接收一个 Base 数组。但是，main 定义了一个 Descendant 数组并将其传递给 foo。

void foo(Base* array, unsigned len)
{
  /* <access contents of array> */
}

int main()
{
  Descendant main_array[] = {
    Descendant(0, "zero"),
    Descendant(1, "one")
  };
  foo(main_array, 2);
  return 0;
}

这个程序的行为是否已定义？答案是否取决于 foo 的主体，比如它是写入数组还是只从数组中读取？

如果 sizeof(Derived) 不等于 sizeof(Base)，则根据先前关于 base pointer to an array of derived objects 的问题的答案，行为未定义.不过，这个问题中的对象有可能有不同的大小吗？

最佳答案

Is behavior of this program defined? Does the answer depend on the body of foo, like whether it writes to the array or only reads from it?

即使它是用另一种语言(例如 C)编写的，我也会冒险回答说该程序定义明确(只要 foo 是)。

If sizeof(Derived) is unequal to sizeof(Base), then behavior is undefined according to the answers to a previous question about a base pointer to an array of derived objects. Is there any chance the objects in this question will have differing sizes, though?

我不这么认为。根据我对标准(*) §9.2 第 17 条的阅读

Two standard-layout struct (Clause 9) types are layout-compatible if they have the same number of non-static data members and corresponding non-static data members (in declaration order) have layout-compatible types (3.9).

§9 第 7 条到第 9 条详细说明了布局兼容性的要求:

7 A standard-layout class is a class that:

  • has no non-static data members of type non-standard-layout class (or array of such types) or reference,

  • has no virtual functions (10.3) and no virtual base classes (10.1),

  • has the same access control (Clause 11) for all non-static data members,

  • has no non-standard-layout base classes,

  • either has no non-static data members in the most derived class and at most one base class with non-static data members, or has no base classes with non-static data members, and

  • has no base classes of the same type as the first non-static data member.

8 A standard-layout struct is a standard-layout class defined with the class-key struct or the class-key class. A standard-layout union is a standard-layout class defined with the class-key union.

9 [ Note: Standard-layout classes are useful for communicating with code written in other programming languages. Their layout is specified in 9.2. — end note ]

特别注意最后一个条款(与 §3.9 结合)——根据我的阅读，只要你没有添加太多“C++ 东西”(虚函数等，从而违反标准布局要求)，这就保证了) 你的结构/类将表现得像添加了语法糖的 C 结构。

如果 Base 没有构造函数，会有人怀疑合法性吗？我不这么认为，因为该模式(派生自 C 结构并添加构造函数/辅助函数)是惯用的。

我愿意接受我错的可能性，欢迎补充/更正。

(*) 我实际上在这里查看的是 N3290，但实际标准应该足够接近。

关于c++ - 当 S 是 T 的普通子类时，在需要 T 数组的地方使用 S 数组是否安全？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/19843816/

通子ampcodelayoutblockquotec++arraysinheritance

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