为什么C++标准要求编译器忽略对基类型的转换运算符的调用？

Question

请使用以下代码:

#include <iostream>

struct Base {
    char x = 'b';  
};

struct Derived : Base {
    operator Base() { return Base { 'a' }; }
};

int main() {
    Derived derived;
    auto base = static_cast<Base>(derived);

    std::cout << "BASE -> " << base.x << std::endl;
}

在g ++和clang ++下,这会产生:

BASE -> b

我期待以下内容:

BASE -> a

为什么？因为为什么我读这段代码,我看到里面的转换运算符Derived返回一个Base包含的实例'a'.

clang ++让我礼貌地发出警告:

main.cpp:9:5: warning: conversion function converting 'Derived' to its base class 'Base' will never be used
    operator Base() { return Base { 'a' }; }

研究这个警告,我发现这是设计的(为了清楚起见):

class.conv.fct

转换函数的类型([dcl.fct])是"不返回convert-type-id的参数的函数".转换函数永远不会用于将(可能是cv限定的)对象[...]转换为该类型(或对它的引用)的[可能是cv限定的]基类[...].

所以看起来两个编译器在这里做的都是正确的.我的问题是,为什么标准要求这种行为？

Answer 1

如果你可以在C++中覆盖转换为基类,那么你可以打破很多东西.例如,您究竟能够如何访问类的实际基类实例？您需要一些baseof模板,类似于std::addressof用于绕过il构想的operator&重载的模板.

允许这会产生关于代码含义的混淆.有了这个规则,很明显,在所有情况下,将类转换为其基类都会复制基类实例.

Answer 2

让我们有一个Animals的层次结构，我想编写一个函数，它接受一个可修改的Animal，而不需要切片。我该怎么做？我有两个选择：

void by_ref(Animal& );
void by_ptr(Animal* );

我可以称之为：

Dog dog = ...;
by_ref(dog);
by_ptr(&dog);

今天，这两个调用之间的唯一区别将是两个函数内部使用的语法，并且可能对nullptr. 这是因为DogtoAnimal&和Dog*toAnimal*是保证标准派生到基类的转换。没有替代。

但想象一下，如果我真的可以写：

struct Dog : Animal {
    operator Animal&() { ... };
};

现在这两个调用可以做完全不同的事情！我Dog*的Animal*转换仍然是同一条狗，但我Dog的Animal&转换是完全不同的Dog. 它甚至可以是一个Cat. 这将使所有这些代码基本上无法推理。

您需要一种特殊的机制来明确地为您提供特定类型的基本子对象：

by_ref(std::base<Animal>(dog));

它基本上必须在任何地方使用，以保证任何依赖于继承的代码的正确性。这是很多代码。

有什么好处？如果你想要一个不同的基础子对象，你可以编写一个不同命名的函数：

struct Dog : Animal {
    Animal& foo();
};

命名可能是关于编程的两件难事之一，但最好只是想出你自己的名字而不是打开令人遗憾的袋子，这将允许人们编写他们自己的派生到基础但不是真的转换。