C++多重继承下强制类型转换的坑

先看一个代码示例：

#include <iostream>
#include <string>

class Nlp {
public:
  virtual void DoNlp() {
    std::cout << "DoNlp\n";
  }
  virtual void DoTermNlp() {
    std::cout << "DoTermNlp\n";
  }
};

class BaseNlp {
public:
  virtual void DoNlpTask() = 0;
};

class DerivedNlp: public Nlp, public BaseNlp {
public:
  void DoNlpTask() override {
    std::cout << "DoNlpTask\n";
  }
};

int main() {
  void* ptr = new DerivedNlp();
  BaseNlp* base_ptr = (BaseNlp*)(ptr);
  base_ptr->DoNlpTask();
  return 0;
}

DeriveNlp先继承Nlp，然后继承BaseNlp。我们在main函数中，先用void*存储DerivedNlp的地址，然后强制类型转换到BaseNlp类型。从逻辑上看，父类指针可以兼容子类指针，并且也是可以正常执行的，但是该代码却是如下输出：

DoNlp

这和我们的认知不符合。

但是，如果把main函数改成如下的形式：

int main() {
  DerivedNlp* ptr = new DerivedNlp();
  BaseNlp* base_ptr = (BaseNlp*)(ptr);
  base_ptr->DoNlpTask();
  return 0;
}

会正常输出

DoNlpTask

为了解释这个现象，我们需要理解C++继承的虚表机制，具体可以参看这篇文章：zhuanlan.zhihu.com/p/75172640

总结如下： C++的每个class会把virtual函数放到一个虚表中，继承父class的子类，会把父类的虚表按照继承顺序排列。对于上文提到的正常输出的情况，C++在编译期间知道具体的类型转换情况，因此会正常处理虚表的偏移位置等，所以输出也是正常的。而void*的情况下，编译器只能强制使用BaseNlp的方式解释虚表，这会直接映射到Nlp的虚表上，导致输出差异。

因此，多重继承的情况，坚决避免使用void*强制转换，这会带来不确定性，而且可能会导致coredump。

上面第二种正确的情况也不建议这么使用，正确的方式应该是利用dynamic_cast进行类型安全的强制转换。

但是，作者最近却遇到了必须使用void*的情况，这种情况下，我们能做的是把多继承改成单继承，这么做虽然逻辑理解上不太合理，但是能解决上述的问题。

更改后的代码：

#include <iostream>
#include <string>

class Nlp {
public:
  void DoNlp() {}
  void DoTermNlp() {}
};

class BaseNlp: private Nlp {
public:
  virtual void DoNlpTask() = 0;
};

class DerivedNlp: public BaseNlp {
public:
  void DoNlpTask() override {
    std::cout << "DoNlpTask\n";
  }
};

int main() {
  void* ptr = new DerivedNlp();
  BaseNlp* base_ptr = (BaseNlp*)(ptr);
  base_ptr->DoNlpTask();
  return 0;
}