引子
问：C++的指针在任何情况下都可以保到在具有void *类型的中间变量里，而在需要的时候再转回到合适的类型吗？
答：大部分时候是可以的，除了一种场景：目标类型有多个基类。
问题
先上代码：
#include <iostream>
using namespace std;
//基类1
class Base1 {
public:
virtual void f1() {
cout << "Base1::f" << endl;
}
private:
int a[10];
};
//基类2
class Base2 {
public:
virtual void f2() {
cout << "Base2::f" << endl;
}
private:
int a;
};
//派生类，多继承自上面两个基类并重写两个虚函数
class Derived : public Base1, public Base2 {
public:
virtual void f1() {
cout << "Derived::f1" << endl;
}
virtual void f2() {
cout << "Derived::f2" << endl;
}
};
int main() {
//生成一个派生类对象
Derived *p0 = new Derived();
//赋值给Base2类型的指针，并调用其虚函数
Base2 *p1 = (Base2 *)p0;
p1->f2();
//指针先赋值给void *类型的指针
void *pv = p0;
//再赋值给Base2类型的指针，然后调用其虚函数
Base2 *p2 = (Base2 *)pv;
p2->f2();
//输出上述各指针的值
cout << "p0: " << p0 << ", pv: " << pv << ", p1: " << p1 << ", p2: " << p2 << endl;
return 0;
}
运行结果：
Derived::f2
Derived::f1
p0: 0x7fc007402a40, pv: 0x7fc007402a40, p1: 0x7fc007402a70, p2: 0x7fc007402a40
可以看到，同样类型的两个指向派生类的指针，调用同样的虚函数，却得到了不同的结果（第一次结果是正确的，第二次是错误的），其唯一的区别是，第二次用于调用的对象指针，是派生类指针先经void *类型指针保存了一次，然后才转回到Base2 *类型，而第一次调用是直接由派生类指针转换为Base2 *类型指针的。
分析
为什么会出现上述结果呢？这跟C++多继承和虚函数的实现方式有关，下面是相关的知识点：
- 对于单继承的对象内存布局，C++的实现方式是基类在前，子类跟在基类后面
- 在多继承情况下，也是遵从先基类后子类的原则，多个基类在前面以声明顺序顺次排布，最后面是子类对象
- 对于虚函数，C++的实现方式是，在对象的内存开始位置保存一个虚函数表指针（虚函数表指针指向对应类型的虚表，虚表里面放置了对应类型的虚函数实现版本，运行时通过对象指针查询虚表，得到正确的虚函数实现版本）
- 多继承情况下，由于多个基类可能都声明了虚函数，故多个基类的对象可能都带有虚函数指针，此时多个虚表指针散落在对象的不同位置
综上：
- 单继承情况下，对象地址和基类的虚表指针重合，调用虚函数时直接使用对象地址即可
- 多继承情况下，子类对象在向上转型时，由于转型后的指针必须指向合适的基类，才可以查询到正确的虚函数版本（以及访问到正确的数据成员），所以转型后其指针所指向的内存地址是需要经过调整的。除了第一个基类之外的其它所有基类，其转型后实际得到的地址会比原始对象地址大一些（具体大多少取决于基类在继承列表里的位置和前面基类对象的大小）。
上述类型转换过程中的地址调整操作，必须在编译器知悉其继承体系的前提下进行，对于如void *转换为Base2 *这种转换，编译器不知道这是个Derived对象的指针（目前是个void *），故无法计算正确的偏移量。上述程序的结尾处，特意输出了各个指针的值，可以看到，能调用到正确函数版本的对象指针，是经过正确调整的的（转换后的指针值跟原始指针比对象指针大了一个Base1的大小，即虚表指针大小加对象本身（即其数据成员）的大小）；而调用到错误函数版本的对象指针，由于是经由void *转换的，故原样保留了原始指针值（按位赋值），导致转换后的对象指针指向了错误的虚表（即派生类的第一个基类的虚表，此处应是Base1，运行结果也确实是调用到了Base1的函数实现）
解决
至此，我们搞清楚了问题产生的原因，但肯定有读者会发出疑问，我们有什么必要要经由void *转换一下呢，这个看似是问题根源的操作，完全是上面程序自找的嘛，如果老老实实直接转换，就不会有问题了。这个例子确实如此，但在实际应用中，确实存在一些这样的场景，而且并不像上面的例子那样直接，识别起来比较隐蔽。举个例子，在创建线程的时候，如果要传递一个Derived类的对象作为线程的参数（pthread_create的第四个参数），则这个指针必须先转换为void *，后面在线程函数内部转换回Base2 *（这个是pthread_create函数的实现决定的，它的第四个参数就是void *类型的，这一点我们无法改变），而且在实际编码中，并不容易察觉这个细节，因为在大多数情况下，把指针转换到void *再转换回来是可以工作的，甚至是保存到一个long类型的变量里，都是可行的。
这个问题解决起来并不困难，最重要的是要识别出这种场景来，如果在线程函数内部没有识别到这一点，直接做由void *到Base2 *的转换，就会出现上述问题。正确的做法是，对象指针先原样转换回Derived *类型，然后再转换为Base2 *类型，这样在第二次转换时，编译器就可以根据两个类型的关系，作出正确的偏移量计算了。
此时再调用虚函数，就会调用到正确的版本了:
Base2 *p3 = (Base2 *)(Derived *)pv;
p3->f2();
小结
由于C++在处理多继承和虚函数的实现方式，多继承情况下类型的向上转型需要对指针做偏移操作，才可以让转换后的指针指向正确的基类对象（虚表及数据成员），同时由于这个转换无法在编译器无法获知其继承体系的情况下进行，故在处理此类转换时，要当心子类实际类型的丢失造成的计算错误。如果无法避免转向void * ，其解决方法，就是把丢失的类型原样找回来后，再进行向上转型。
