CRTP 和向下转型

Question

跟进类似的问题以前的帖子关于向下转换和类型安全，不知下面的示例创建未定义的行为。

已创建 Base 类的实例。不会发生动态绑定。
但是，在 Base::interface 函数中， Base 类的实例被转换为 Derived 类的实例。这安全吗？如果是，为什么？请在下面找到一段代码。

#include <iostream>
template <typename Derived>
struct Base{
  void interface(){
    static_cast<Derived*>(this)->implementation();
  }
};

struct Derived1: Base<Derived1>{
  void implementation(){
    std::cout << "Implementation Derived1" << std::endl;
  }
};
        
int main(){
  
  std::cout << std::endl;
  Base<Derived1> d1;
  d1.interface();
  std::cout << std::endl;
}

Answer 1

没有Derived这个 newDerived *可以指向，所以它绝对不安全：演员本身具有未定义的行为，如 [expr.static.cast]§11（强调我的）中所述：

类型为“指向cv1 的 指针”的纯右值B，其中B是类类型，可以转换为类型为“指向cv2 的 指针”的纯右值D，其中D是从 派生的完整类B，如果cv2与 cv 限定相同或更高cv-资格比，cv1。[...]如果“指向cv1 的 指针B”类型的纯右值指向B实际上是类型对象的子对象的 aD，则结果指针指向类型为封闭对象的对象D。否则，行为是 undefined。

您可以通过限制对Base的构造函数的访问来降低这种风险：

template <typename Derived>
struct Base{
    // Same as before...

protected:
    Base() = default;
};

这更好，但如果有人不小心定义了struct Derived2 : Base<AnotherDerived> { };. 可以通过特定friend声明来防止这种情况发生，但缺点是可以完全访问Base的私有成员：

template <typename Derived>
struct Base{
    // Same as before...

private:
    friend Derived;
    Base() = default;
};

请注意，这仍然允许在其成员函数中Derived构造裸体Base<Derived>对象，但这就是我通常停止敲打鼹鼠的地方。