C++ 模板类指针的强制转换

为了向界面用户隐藏实现细节，并避免广泛使用模板化函数，我想到了以下概念：

//数据.h

#ifndef DATA_H_
#define DATA_H_

#include <cstddef>

template <size_t N = 0>
class Data
{
   public:
      const size_t n;
      size_t values[N];
      Data<N>();
};

#endif // DATA_H_

\ifndef数据_
#定义数据_
#包括
模板
类数据
{
公众：
常数大小；
大小_t值[N]；
数据（）；
};
#endif//DATA\u H_

//data.cpp

#include "data.h"

template <size_t N> Data<N>::Data()
:
   n(N),
   values()
{
   for ( size_t i = 0; i < n; ++i )
   {
      values[i] = i;
   }
}

template class Data<1u>;
template class Data<2u>;

#包括“data.h”
模板数据：：数据（）
:
n（n），
值（）
{
对于（尺寸i=0；i

//清单h

#ifndef LIST_H_
#define LIST_H_

#include <cstddef>
#include <memory>

class List
{
   private:
      std::shared_ptr<void> data;
   public:
      List(const size_t);
      void printData() const;
};

#endif // LIST_H_

\ifndef列表_
#定义列表_
#包括
#包括
班级名单
{
私人：
std：：共享的ptr数据；
公众：
列表（常数大小）；
void printData（）常量；
};
#endif//LIST_H_

//list.cpp

#include "list.h"

#include <iostream>
#include <stdexcept>

#include "data.h"

List::List(const size_t n)
:
   data()
{
   switch ( n )
   {
      case 1u:
         data = std::static_pointer_cast<void>(std::make_shared<Data<1u>>());
         break;
      case 2u:
         data = std::static_pointer_cast<void>(std::make_shared<Data<2u>>());
         break;
      default:
         throw std::runtime_error("not instantiated..");
   }
}

void List::printData() const
{
   auto obj = std::static_pointer_cast<Data<>>(data);  // my question is about this
   std::cout << obj->n << ": ";
   for ( size_t i = 0; i < obj->n; ++i )
   {
      std::cout << obj->values[i] << " ";
   }
   std::cout << "\n";
}

#包括“list.h”
#包括
#包括
#包括“data.h”
列表：：列表（常数大小）
:
数据（）
{
开关（n）
{
案例1u：
data=std:：static_pointer_cast（std:：make_shared（））；
打破
案例2u：
data=std:：static_pointer_cast（std:：make_shared（））；
打破
违约：
抛出std:：runtime_错误（“未实例化…”）；
}
}
无效列表：：printData（）常量
{
auto obj=std:：static_pointer_cast（数据）；//我的问题是关于这个
标准：：cout n；++i）
{
std:：cout values[i]是的。这是不安全的。任何时候通过
void*
进行强制转换都会有UB的风险。编译器不会就此向您发出警告，因为它不再具有执行此操作所需的类型信息。因此，您必须强制转换为正确的类型，而您没有这样做

从技术上讲，你在这里造成了未定义的行为。然而，我打赌它通常会起作用。这和你在C语言中必须一直做的一些胡扯没什么不同

它可以工作的原因是，实例的二进制布局可能是相同的。首先是“n”，如果你在做这个讨厌的把戏，你确实需要这个“n”，然后是数组的开头

如果你在指针领域之外做这件事，那你就要自讨苦吃了

正确删除对象的唯一原因是，shared_ptr在创建时创建了一个默认的删除器，因此它知道如何删除正确的类型。如果尝试此操作，任何其他智能指针都会导致各种类型的B

编辑：

现在，一个更好的方法是放弃使用类型系统来调整数组大小。如果您真的想要运行时分配的数组，请使用运行时系统来创建它！反正您是在免费存储上创建的，因此您不会从这样滥用类型系统中获得任何好处。您可以使用安全、可预测、标准的behavior如果您只是根据传递给列表构造函数的大小分配数组。
您拥有的是在编译时解析的静态转换。因此，您告诉编译器的是：

auto obj = std::static_pointer_cast<Data<>>(data); 

然后保留一个接口类型列表，只需使用
data->GetDataSize（）；

此外，不要将模板实现放在.cpp文件中，它们需要在使用它们的地方被看到。
我希望您意识到数据类中的
常量大小\u t n
是完全不需要的。您将该值作为模板参数列表的一部分，即
n
@WhozCraig
obj->n
如何使用它模板参数？std:：static\u pointer\u cast将始终转换为数据…这就是您要问的吗？“感觉有点不安全。是否可以保证使用了正确的实例化？”--为什么实现神奇地知道正确的类型？不，这不安全，不要这样做。您需要添加一个返回
N
的方法。如果模板实现是唯一使用它的地方，那么将其放入cpp文件中是非常合适的。@CrazyEddie Yeap，但在这种情况下它不在使用它的地方。如果它与C99类似，则会内存布局保证允许您通过不同类型（对
struct sockaddr
和friends有用）访问主要公共字段，但我不确定这是否保证对数组有效（更不用说零长度数组了）。在任何情况下，我强烈怀疑订阅零长度数组是错误的（除非C++将它当作C99的可变长度数组）。@ TC -是的，我也不知道。我怀疑C++把它当作一个可变长度数组。事实上C++中的数组访问有比C更大的限制（比如整个数组[ON-PASTYXEDRON ]）。.无论如何，这是对类型系统的严重滥用，必然会造成问题…如果团队成员在看到它时会不断地使用WTF 0_o的话。我当然不鼓励这样做，但我认为它通常会起作用。我也不认为它是如何实用的，因为你必须在编译时知道所有需要的列表大小时间
auto obj = std::static_pointer_cast<Data<>>(data); 

class IData 
{
  virutal size_t GetDataSize() = 0;
}

template <size_t N = 0>
class Data : public IData
{
   public:
      const size_t n;
      size_t values[N];
      Data<N>();
      virtual size_t GetDataSize() override { return N; }
};