C でのダウンキャストの静的キャストはどのような場合に安全であり、どのような場合に未定義の動作を引き起こすのでしょうか?

C での静的キャストによるダウンキャスト

オブジェクト指向プログラミングでは、ダウンキャストは、基底クラスへのポインターを変換するために使用される手法です。派生クラスへのポインタ。 C では、これは static_cast 演算子を使用して実行できます。

次のコードを考えてみましょう。

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
}

このコードでは、基本クラス ポインターは最初に Base オブジェクトを指しています。 static_cast を使用して、ベース ポインターを派生クラス ポインターにダウンキャストします。 sizeof 演算子は、派生ポインターが、派生クラスのメンバーを含む、より大きなサイズ (8 バイト) のオブジェクトを指していることを示します。

ただし、ここで実行されるダウンキャストは無効であることに注意することが重要です。 Static_cast では、ベース ポインターが指すオブジェクトが実際に派生クラスのインスタンスである場合にのみ変換が許可されます。この場合、Base オブジェクトは Derived オブジェクトではないため、ダウンキャストの動作は未定義になります。

C 標準によれば、static_cast を使用したダウンキャストは次の規則に従います。

1. 基本クラスポインタは、ターゲット クラスから派生したオブジェクトを指している必要があります。
2. ターゲット クラスは、基本クラスの仮想基本クラスであってはなりませんclass.
3. 結果のポインタは、派生オブジェクト内の基本クラスのサブオブジェクトを指します。

これらの条件が満たされない場合、キャストにより未定義の動作が発生します。したがって、ダウンキャストを慎重に実行し、変換の有効性を確認することが重要です。

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