C++ - downcasting đối tượng thừa kế hình dạng kim cương mà không có RTTI/dynamic_cast

Question

Tôi hiện đang làm việc tích hợp gói của bên thứ ba sử dụng nhiều công cụ RTTI trên nền tảng không RTTI (Android). Về cơ bản, tôi đã thực hiện RTTI của riêng mình nhưng tôi bị kẹt trên một vấn đề.

Vấn đề là rất nhiều lớp đang gặp vấn đề thừa kế kim cương vì tất cả các lớp bắt nguồn từ cùng một lớp cơ sở (đối tượng) .. và vì vậy, nếu tôi muốn downcast từ lớp cơ sở đến lớp dẫn xuất, Tôi phải sử dụng dynamic_cast - nhưng RTTI không có sẵn! Làm thế nào để chuyển đổi một đối tượng từ cha mẹ sang con khi có thừa kế ảo mà không có dynamic_cast?

Dường như rằng:

class A 
{ 
public: 
virtual char* func() { return "A"; }; 
}; 
class B : public virtual A 
{ 
public: 
//virtual char* func() { return "B"; }; 
}; 
class C : public virtual A 
{ 
public: 
//virtual char* func() { return "C"; }; 
}; 

class D : public B, public C 
{ 
public: 
//virtual char* func() { return "D"; }; 
}; 

D d; 
A* pa = static_cast<A*>(&d); 
D* pd = static_cast<D*>(pa); // can't do that! dynamic_cast does work though... 

Đó là lỗi của tôi:

lỗi C2635: không thể chuyển đổi một 'A *' một 'D *'; chuyển đổi từ một lớp cơ sở ảo được ngụ ý

lỗi C2440: 'khởi': không thể chuyển đổi từ 'test_convert :: A *' thành 'test_convert :: D *' Cast từ cơ sở để có nguồn gốc đòi hỏi dynamic_cast hoặc static_cast

Bất kỳ ý tưởng nào?

Answer 1

Bạn chỉ có thể thực hiện việc truyền này với dynamic_cast; không có diễn viên nào khác sẽ làm điều này.

Nếu bạn không thể thiết kế giao diện của mình để không cần phải thực hiện loại dàn diễn viên này thì điều duy nhất bạn có thể làm là làm cho phần chức năng truyền của phân cấp lớp của bạn.

Ví dụ: (horribly hacky)

class D; 

class A 
{ 
public: 
    virtual D* GetDPtr() { return 0; } 
}; 

class B : public virtual A 
{ 
}; 

class C : public virtual A 
{ 
}; 

class D : public B, public C 
{ 
public: 
    virtual D* GetDPtr() { return this; } 
}; 

Answer 2

Miễn là bạn có cách khác để đảm bảo bạn đang làm việc an toàn khi chạy, chỉ cần sử dụng reinterpret_cast.

Về cơ bản, nó giống như một dàn diễn viên kiểu C nên chỉ sử dụng nó nếu bạn có, nhưng nó sẽ cho phép đoạn mã trên biên dịch.

Answer 3

Trong hầu hết các trường hợp, mẫu khách truy cập có thể được sử dụng để tránh bị lỗi. Nó cũng có thể được sử dụng để tránh dynamic_cast.

Một số cảnh báo:

1) Phải thay đổi các lớp vi phạm.
2) Bạn có thể cần phải biết MỌI lớp học có nguồn gốc.
3) Các đối tượng phải được biết là có nguồn gốc từ ít nhất là baseclass, bạn không thể cố gắng để đúc các loại hoàn toàn không liên quan. (Điều này dường như được hoàn thành: "Tôi muốn downcast từ lớp cơ sở đến lớp dẫn xuất")

Trong ví dụ sau tôi đã sử dụng các mẫu. Đây có thể dễ dàng thoát khỏi, nhưng sẽ đòi hỏi một số nỗ lực bằng văn bản.

class A; 
class B; 
class C; 
class D; 

// completely abstract Visitor-baseclass. 
// each visit-method must return whether it handled the object 
class Visitor 
{ 
public: 
    virtual bool visit(A&) = 0; 
    virtual bool visit(B&) = 0; 
    virtual bool visit(C&) = 0; 
    virtual bool visit(D&) = 0; 
}; 

class A 
{ 
public: 
    virtual const char* func() { return "A"; }; 
    virtual void accept(Visitor& visitor) { visitor.visit(*this); } 
}; 
class B : public virtual A 
{ 
public: 
    virtual const char* func() { return "B"; }; 
    virtual void accept(Visitor& visitor) { visitor.visit(*this); } 
}; 
class C : public virtual A 
{ 
public: 
    virtual const char* func() { return "C"; }; 
    virtual void accept(Visitor& visitor) { visitor.visit(*this); } 
}; 
class D : public B, public C 
{ 
public: 
    virtual const char* func() { return "D"; }; 
    virtual void accept(Visitor& visitor) { visitor.visit(*this); } 
}; 

// implementation-superclass for visitors: 
// each visit-method is implemented and calls the visit-method with the parent-type(s) 
class InheritanceVisitor : public Visitor 
{ 
    virtual bool visit(A& a) { return false; } 
    virtual bool visit(B& b) { return visit(static_cast<A&>(b)); } 
    virtual bool visit(C& c) { return visit(static_cast<A&>(c)); } 
    virtual bool visit(D& d) { return visit(static_cast<B&>(d)) || visit(static_cast<C&>(d)); } 
}; 

template<typename T> // T must derive from A 
class DerivedCastVisitor : public InheritanceVisitor 
{ 
public: 
    DerivedCastVisitor(T*& casted) : m_casted(casted) {} 
    virtual bool visit(T& t) 
    { m_casted = &t; return true; } 
private: 
    T*& m_casted; 
}; 

// If obj is derived from type T, then obj is casted to T* and returned. 
// Else NULL is returned. 
template<typename T> 
T* derived_cast(A* obj) 
{ 
    T* t = NULL; 
    if (obj) 
    { 
    DerivedCastVisitor<T> visitor(t); 
    obj->accept(visitor); 
    } 
    return t; 
} 

int main(int argc, char** argv) 
{ 
    std::auto_ptr<A> a(new A); 
    std::auto_ptr<A> b(new B); 
    std::auto_ptr<A> c(new C); 
    std::auto_ptr<A> d(new D); 

    assert(derived_cast<A>(a.get()) != NULL); // a has exact type A 
    assert(derived_cast<B>(b.get()) != NULL); // b has exact type B 
    assert(derived_cast<A>(b.get()) != NULL); // b is derived of A 
    assert(derived_cast<C>(b.get()) == NULL); // b is not derived of C 
    assert(derived_cast<D>(d.get()) != NULL); // d has exact type D 
    assert(derived_cast<B>(d.get()) != NULL); // d is derived of B 
    assert(derived_cast<C>(d.get()) != NULL); // d is derived of C, too 
    assert(derived_cast<D>(c.get()) == NULL); // c is not derived of D 

    return 0; 
} 

Answer 4

Vấn đề với thừa kế ảo là địa chỉ lớp cơ sở không nhất thiết phải là giống với địa chỉ xuất phát. Do đó, ngay cả reinterpret_cast hoặc void* phôi sẽ không được trợ giúp.

Một cách để giải quyết điều này mà không cần sử dụng dynamic_cast là tính toán độ lệch giữa cả hai loại con trỏ (loại chính xác và loại ref) để sửa đổi địa chỉ đối tượng tương ứng trong khi truyền.

template <typename E, typename T> 
E& force_exact(const T& ref) 
{ 
    static const E* exact_obj; 
    static const T& exact_obj_ref = *exact_obj; 
    static const ptrdiff_t exact_offset = 
    (const char*)(void*)(&exact_obj_ref) 
    - (const char*)(void*)(exact_obj); 
    return *(E*)((char*)(&ref) - exact_offset); 
} 

Answer 5

mã:

template <typename E, typename T> 
E& force_exact(const T& ref) 
{ 
    static const E* exact_obj; 
    static const T& exact_obj_ref = *exact_obj; 
    static const ptrdiff_t exact_offset = ... 

không hoạt động rất tốt đối với tôi như static const E* exact_obj là zero, vì vậy tĩnh const T& exact_obj_ref = *exact_obj derefs không, quá, và do đó static const ptrdiff_t exact_offset cũng trở thành số không.

Dường như với tôi rằng lớp dẫn xuất cần phải được khởi tạo (có thể là một vấn đề đối với các lớp trừu tượng ...). Vì vậy, mã của tôi là:

template <typename D, typename B> 
D & Cast2Derived(B & b) 
{ static D d; 
    static D * pD = & d; 
    static B * pB = pD; 
    static ptrdiff_t off = (char *) pB - (char *) pD; 

    return * (D *) ((char *) & b - off); 
} 

Thử nghiệm dưới MSVC 2008, WinXP 32b.

Mọi nhận xét/giải pháp tốt hơn đều được chào đón.

LUP

Answer 6

Android không hỗ trợ RTTI. Bạn cần NDK mới nhất (ít nhất là r5, mới nhất là r6) và bạn cần biên dịch với GNU stdlibC++ thay vì mặc định. Thậm chí trước đây, đã có xây dựng lại CrystaX đã hỗ trợ ngoại lệ và rtti (chúng tôi đã phải sử dụng cho đến khi chính thức NDK r5c vì r5a và r5b có sự hỗ trợ, nhưng bị rơi trên hệ thống cũ (trước 2.3)).

PS: Ai đó thực sự cấm các nhà cung cấp nói rằng họ hỗ trợ C++ khi họ không hỗ trợ ngoại lệ và rtti, vì hầu hết thư viện chuẩn, và đó là một phần của tiêu chuẩn C++, không hoạt động mà không có. Plus không hỗ trợ chúng là ngớ ngẩn, đặc biệt là đối với các trường hợp ngoại lệ, vì mã có ngoại lệ hiệu quả hơn trường hợp không có (miễn là chúng được sử dụng đúng để báo hiệu trường hợp đặc biệt).