reinterpret_cast 和 static_cast

最近写一个使用完成端口的应用时, 居然在最简单的类型转换上栽了一个跟头, 写出来与大家分享，以避免犯和我类似的错误。为了能尽量统一的处理每一个 io 操作, 我定义了下面这个类:

class CIoPacket : public OVERLAPPED
{
public:
    virtual void OnIoComplete( ULONG_PTR key, DWORD dwBytes ) = 0;
    virtual void OnIoFailure( ULONG_PTR key, DWORD dwBytes ) = 0;
};

其中的两个虚函数分别在 io 操作成功完成或失败后被调用. 它的派生类将用于记录每一次 io 的相关信息. 为了从网络上接收数据, 我有从它派生出了一个类:

class CNetPkt : public CIoPacket
{
protected:
    // 定义一些成员变量
public:
    virtual void OnIoComplete( ULONG_PTR key, DWORD dwBytes )
    {
        // 执行一些操作
    }
    virtual void OnIoFailure( ULONG_PTR key, DWORD dwBytes )
    {
        // 执行一些操作
    }
};

下面的代码启动了一个接受数据的操作:

//...
SOCKET sck;
// 初始化sck并绑定到一个完成端口
CNetPkt* pPkt = new CNetPkt();
// 设置pPkt的相关字段
::WSARecv( sck, &wsabuf, 1, &dwBytes, &dwFlags, pPkt, NULL );               // (0)
//...

下面是完成端口线程中的代码:

DWORD dwBytes = 0;
ULONG_PTR key = 0;
LPOVERLAPPED pol = NULL;

if( ::GetQueuedCompletionStatus(g_hIocp, &dwBytes, &key, &pol, INFINITE) )
{
    if( key != 0 )
        reinterpret_cast(pol)->OnIoComplete( key, dwBytes );   // (1)
}
else
{
    if( pol != NULL )
        reinterpret_cast(pol)->OnIoFailure( key, dwBytes );    // (2)
}

自我感觉实现的既灵活又漂亮还健壮、高效. 但是程序每次运行到(1)或(2)时就会出现非法操作, 令我百思不得其解. 首先仔细检查程序, 没发现错误; 又使出十八般调试功夫, 还是没有找到问题所在. 正在头大之时, 突然发现(1)处的 pol 和(0)处的 pPkt 的值并不一样, pol 比 pPkt 大了 4, 进一步通过反汇编发现(0)处实际传给 WSARecv 的就是((LPBYTE)pPkt)+4. 两个值不一样, 总出错也就不奇怪了.

可编译器为什么要给指针加上 4 呢? 难道是编译器把 CIoPacket 的 vfptr 放到了 OVERLAPPED 的前面? 可是我记得 vc 应该是把它放在后面的呀(具体不敢确定了, 但好像 VC6 是放在后面). 一番测试证实了我的猜测, vc7.1 就是会把 vfptr 放到类结构的最前面, 该死的微软居然偷偷改了这么重要的编译细节. 但也不能光骂微软, 自己的错误也要检讨一下, 上面的程序中我应该用 static_cast, 而不是 reinterpret_cast, 因为 static_cast 能正确调整基类和派生类的指针, 而 reinterpret_cast 从汇编的角度看是什么也不干的. 如果 vfptr 放在后面, static_cast 和 reinterpret_cast 的结果是一样的, 但当 vfptr 放在前面的时候它们就不同了. 由于 C++ 标准没有规定 vfptr 的放置位置, 所以大家进行类型转换时一定要注意选择正确方式, 避免出现我这样的、隐蔽的可移植性问题.