C 中向下转型的静态转型何时是安全的以及何时会导致未定义的行为？

在 C 中使用静态转换进行向下转型

在面向对象编程中，向下转型是一种用于将指向基类的指针转换为指向派生类的指针。在 C 中，这可以使用 static_cast 运算符来完成。

考虑以下代码：

class Base {
  public:
    Base() {}
    virtual void func() {}
};

class Derived : public Base {
  public:
    Derived() {}
    void func() {}
    void func_d() {}
    int a;
};

int main() {
  Base *b = new Base();
  std::cout << sizeof(*b) << std::endl;  // Prints 4

  Derived *d = static_cast<Derived *>
(b);  // Downcast the base pointer to a derived pointer
  std::cout << sizeof(*d) << std::endl;  // Prints 8

  d->func_d();  // Calls the derived class function
}

在此代码中，基类指针最初指向 Base 对象。使用 static_cast，我们将基指针向下转换为派生类指针。 sizeof 运算符显示派生指针现在指向一个更大大小（8 字节）的对象，其中包括 Derived 类的成员。

但是，需要注意的是，此处执行的向下转换是无效的。仅当基指针指向的对象实际上是派生类的实例时，Static_cast 才允许转换。在这种情况下，Base 对象不是 Derived 对象，导致向下转型未定义行为。

根据 C 标准，使用 static_cast 进行向下转型遵循以下规则：

1. 基类指针必须指向从目标类派生的对象。
2. 目标类不能是基类的虚拟基类class。
3. 结果指针将指向派生对象中的基类子对象。

如果不满足这些条件，则强制转换将导致未定义的行为。因此，仔细执行向下转换并确保转换的有效性至关重要。

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