智能指针和dynamic_cast

Question

如果这个问题已经在我查看时回答并且找不到答案，我提前道歉。

注意：这是一个家庭作业，所以如果你觉得回答不舒服，我完全理解。

我有以下几点：

PTR.H：

template<typename T>
class Ptr {
    T* address;
    size_t* counter;
    Ptr(T* address) : address(address), counter(new size_t(1)) { }
    Ptr(const Ptr& other) : address(other.address), counter(other.counter) 
    { 
        ++(*counter); 
    }
    virtual ~Ptr() { 
        if (0 == --(*counter)) { delete address; delete counter; } 
    }
    Ptr& operator=(const Ptr& right) {
        if (address != right.address) {
            if (0 == --(*counter)) { delete address; delete counter; }
            address = right.address;
            counter = right.counter;
            ++(*counter);
        }
        return *this;
    }
    T& operator*()  const { TRACE(address); return *address; }
    T* operator->() const { TRACE(address); return address;  }
    T* raw()        const { TRACE(addr); return addr;  }
};

main.cc：

#include <iostream>
#include "ptr.h"
using std::cout;
using std::endl;

class Base {
public:
    Base()  { std::cout << "Base()" << std::endl; }
    virtual ~Base() { std::cout << "~Base()" << std::endl; }
    virtual std::string str() { return "In Base::str()"; }
};
class Derived: public Base {
public:
    Derived()  { std::cout << "Derived()" << std::endl; }
    ~Derived() { std::cout << "~Derived()" << std::endl; }
    std::string str() { return "In Derived::str()"; }
};

int main() {
Ptr<Base> base(new Base());
Ptr<Derived> derived(new Derived());
Ptr<Base> pbase(0);
Ptr<Derived> pderived(0);
    // upcasting can be done like this, but is it the best way?
    pbase = *((Ptr<Base>*)(&derived));
    cout << pbase->str() << endl;   // outputs: "In Derived::str()"
    /* 
     * downcasting should be done using dynamic_casts
     * but how can I downcast here? 
     * what do I know so far:
     * 1. just because Derived is a subclass of Base does not mean Ptr<Derived> is a 
     * subclass of Ptr<Base> so there is no hierarchy between the two so I cannot 
     * really use dynamic_casts here
     * 2. The dynamic_cast I do use is sort of useless no? since pbase is a Ptr<Base>
     */
    pderived = *((Ptr<Derived>*)(dynamic_cast<Ptr<Base>*>(&pbase)));
    cout << pderived->str() << endl;

return 0;
}

现在，我们的目标是使用dynamic_cast来回切换，尽管我发现了许多关于智能指针的有趣花絮，但没有真正解释它是如何实现的。

我尝试只获取 pbase 的地址字段，然后将 pderived 初始化为具有该地址的新 Ptr，但当然我的引用计数都搞砸了。

我尝试创建一个新的 Ptr，其中包含对 pderived 计数器的引用，但后来我无法设置 pderived 的地址字段，所以我也卡在那里。

我告诉你们这些信息是因为：1.我想指出一点，在在线寻求帮助之前，我已经为此工作了很长时间，并且2.我想让你知道我已经尝试过什么。

我真的可以在这里使用一些建议。只是如何获得：

pderived = <SOMETHINGSOMETHING>pbase<SOMETHINGSOMETHING>

谢谢！

Answer 1

通常，智能指针类将公开一个动态强制转换包装器，该包装器可以正确处理基础智能指针对象。例如，C++0x 具有 dynamic_pointer_cast 函数。请注意，您的*((Ptr<Derived>*)(dynamic_cast<Ptr<Base>*>(&pbase)));可能会中断，尤其是在您有多个继承的情况下，因为它不会将子类中的内部指针调整到子类中的右偏移量以address以获得所需的任何超类。

在实现级别，refcount 智能指针类通常在每个智能指针中携带两个指针;一个直接指向对象（正确转换为指针是什么类型），另一个指向包含引用计数、指向原始对象的指针和指向删除例程的指针的结构。这允许指针的任何强制转换变体正确返回原始对象并调用其析构函数。目前，您直接指向一个size_t，它不会为您提供此信息。

无论如何，一旦析构函数有了这种间接性，当需要转换这些智能指针时，你只能转换外部指针;当销毁时间到来时，不要管这个内部引用计数结构。

当然，实际上将这一切转化为代码是留给读者的练习:)