C 中的向下转型何时是安全的，何时会导致未定义的行为？

C 中的向下转型：揭示未定义的行为

在面向对象编程中，向下转型是转换指针或引用的过程基类到派生类的指针或引用。在 C 中，这可以使用 static_cast 运算符来实现。然而，不正确的向下转换的后果可能会令人困惑。

考虑以下代码片段：

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);
    std::cout << sizeof(*d) << std::endl; // Prints 8

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

在此示例中，使用 static_cast 将基指针 b 转换为派生指针 d。令人惊讶的是，d 可以访问整个派生对象，包括成员函数 func_d()。这就提出了一个问题：当 b 只指向一个基础对象时，这怎么可能？

答案在于不正确的向下转换引入的 未定义行为。根据 C 标准，使用 static_cast 将指针转换为实际上并不具有未定义行为的结果。这意味着任何事情都可能发生，包括派生类函数的正确执行。

向下转型的正确方法涉及使用安全的强制转换运算符，例如dynamic_cast。该运算符检查基指针是否指向实际的派生对象，如果没有则抛出异常，以确保适当的类型安全。

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