static_cast被误用了吗？

Question

我对static_cast有复杂的感觉，因为它是最安全的C++转换，但同时允许安全和不安全的转换，所以你必须知道上下文才能确定它是否实际上是安全的或可能导致UB（例如在向子类转换时）。

那么为什么没有更安全的显式转换？这里有一个例子，它可能会很有用。在COM中，他们必须将接口指针作为void** ppv返回，因此需要进行"必须"显式转换。

*ppv = (IInterface*) this;

随后建议使用更安全的 C++ 转换来替代它

*ppv = static_cast<IInterface*>(this);

但是在这里使用static_cast是否有意义呢？this是从IInterface派生的类，因此可以简单地编写：

IInterface* p = this; // implicit conversion to base, safe for sure
*ppv = p;

或者使用类似的辅助工具

template<class T, class U>
T implicit_cast(U p) { return p; }

*ppv = implicit_cast<IInterface*>(this);

那么，static_cast 有时被错误使用，可以（应该？）在某些情况下用这个 implicit_cast 替代，这是真的吗，还是我漏掉了什么？

编辑：我知道 在 COM 中需要转换，但不一定要使用 static_cast，隐式转换就足够了。

- Roman L

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注意：请参考https://dev59.com/uXNA5IYBdhLWcg3wrf43#869597了解“implicit_cast”的“正确”实现方式（以及一个很好的解释）。 - gx_

Answer 1

在这种情况下，我认为向上转型是已知的，并且因此使用static_cast应该是完全安全的。

看起来使用implicit_cast可能更安全，并且允许您明确选择要隐式转换为哪个基类（这显然是COM所需的）。

我用g++进行了快速测试，implicit_cast确实按预期为不同的基类返回不同的地址。

但请注意，在您的第一句话方面，我会认为dynamic_cast实际上比static_cast更安全，因为如果无法完成转换，它将返回null或抛出异常。相反，static_cast将返回一个看起来有效的指针，并让您继续进行，直到您的程序在未来某个时间崩溃，与原始错误转换无关。

测试程序：

#include <iostream>

class B1
{
public:
    virtual ~B1() {}
};

class B2
{
public:
    virtual ~B2() {}
};

class Foo : public B1, public B2
{
};

template<class T, class U>
T implicit_cast(U p) { return p; }

int main()
{
    Foo* f = new Foo;
    void **ppv = new void*;

    *ppv = implicit_cast<B1*>(f);
    std::cout << *ppv << std::endl;;
    *ppv = implicit_cast<B2*>(f);
    std::cout << *ppv << std::endl;;

    return 0;
}

- Mark B

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确实，dynamic_cast 比 static_cast 更安全，但我没有提到它，因为我从未见过它被实际使用过（我听说会有性能损失，但不知道有多大）。 - Roman L

在Visual C++中，大约需要2000个处理器周期，如果你将COM对象转换为错误的类型，编译器不会捕获到错误- 只有在运行时才会得到一个空指针。 - sharptooth

@sharptooth：没错，在COM环境中，dynamic_cast绝对不是最好的选择。我甚至不确定在哪种情况下它可能是一个好的选项 - 在大多数情况下，它可以被运行时或编译时的多态性替代，这样既更安全也更快。 - Roman L