Явное создание шаблона шаблона и dynamic_cast в общей библиотеке

Сегодня я наткнулся на проблему, которую я не могу решить. Я компилирую общую библиотеку, которая включает шаблонный класс (Derived<T>, чья база Base) и некоторые явные экземпляры этого класса. Я хотел бы, чтобы пользователь библиотеки расширился от этого шаблонного класса. Проблема возникает, когда я пытаюсь выполнить dynamic_cast пользовательский экземпляр от Base* до Derived<T>*.

Я уменьшил проблему до этого MWE:

Общая библиотека содержит следующие файлы:

Base.h

#ifndef BASE_H_
#define BASE_H_

class Base {
public:
    Base();
    virtual ~Base();
};

#endif /* BASE_H_ */

Derived.h

#ifndef DERIVED_H_
#define DERIVED_H_    
#include <Base.h>

template <typename T>
class Derived : public Base {
public:  
    Derived();
    virtual ~Derived();
};

#endif /* DERIVED_H_ */

Derived.cpp

#include <Derived.h>

template <typename T>
Derived<T>::Derived() :
    Base() {
}

template <typename T>
Derived<T>::~Derived() {
}

// explicit instantiations
template class Derived<float>;
template class Derived<double>;
template class Derived<long double>;

helper.h

#ifndef HELPER_H_
#define HELPER_H_

#include <Base.h>

class Helper {
public:
    Helper(Base* m);
    virtual ~Helper();

};

#endif /* HELPER_H_ */

Helper.cpp

#include <Helper.h>
#include <Base.h>
#include <Derived.h>

#include <iostream>

using namespace std;

Helper::Helper(Base* m) {

    cout << "after received " << m << endl;
    cout << "after fom: " <<  dynamic_cast< Derived<float>* >(m) << endl;
    cout << "after dom: " <<  dynamic_cast< Derived<double>* >(m) << endl;
    cout << "after ldom: " <<  dynamic_cast< Derived<long double>* >(m) << endl;
    cout << "===" << endl;
}

Helper::~Helper() {
}

И простой код, который использует библиотеку, может быть:

test.cpp

#include <Derived.h>
#include <Helper.h>

#include <iostream>

using namespace std;

class MyModel : public Derived<double> {
public:
    MyModel() : Derived<double>() {
    };

    virtual ~MyModel() {
    };        

};

int main(int argc, char *argv[]) {

    MyModel om1;
    cout << "created mymodel " << &om1 << endl;
    cout << "before fom: " <<  dynamic_cast< Derived<float>* >(&om1) << endl;
    cout << "before dom: " <<  dynamic_cast< Derived<double>* >(&om1) << endl;
    cout << "before ldom: " <<  dynamic_cast< Derived<long double>* >(&om1) << endl;
    cout << "===" << endl;
    Helper root(&om1);

    return 0;
}

Проблема заключается в том, что при создании общей библиотеки и ссылки test.cpp против нее dynamic_cast терпит неудачу. Вот пример вывода:

created mymodel 0x7fff5fbff3e0
before fom: 0
before dom: 0x7fff5fbff3e0
before ldom: 0
===
after received 0x7fff5fbff3e0
after fom: 0
after dom: 0  // <<< Here I expected it to succeed and return a non-null pointer
after ldom: 0
===

Однако, если я скомпилирую всю библиотеку и пример вместе, листинг преуспеет:

created mymodel 0x7fff5fbff3e0
before fom: 0
before dom: 0x7fff5fbff3e0
before ldom: 0
===
after received 0x7fff5fbff3e0
after fom: 0
after dom: 0x7fff5fbff3e0
after ldom: 0
===

Мой вопрос: почему сбой dynamic_cast?

И, в предположении, что я хотел бы сохранить структуру класса, например, и продолжать использовать общую библиотеку: как я могу успешно получить приведение Derived<some type>* из Base*?

Ответы

Ответ 1

Я предполагаю, что вы на Linux/GCC, потому что в Windows он должен "просто работать".

Он не "работает" с GCC, потому что для обеспечения поддержки RTTI в GCC используется сравнение указателей. Все это объясняется в этом часто задаваемом GCC, в том числе о том, как его можно решить. EDIT: хотя в этом FAQ говорится, что он не работает с dlopen(), в то время как явная связь с общей библиотекой должна работать; так что, возможно, есть что-то еще, например, ошибка, упомянутая ниже.

Некоторые другие ссылки, которые я нашел, могут помочь:
dynamic_cast интерфейс из общей библиотеки, который был загружен lt_dlopen (libtool), не работает
динамическое преобразование с интерфейсами
Ошибка С++ dynamic_cast в Mac OS 10.6 Snow Leopard

Ответ 2

Здесь нет ничего удивительного. Даже для обычных не-шаблонных классов вы никогда не должны ожидать, что RTTI будет работать через границы разделяемой библиотеки. Для некоторых компиляторов, на некоторых операционных системах, с некоторыми параметрами компилятора или компоновщика, он может работать, но в целом он не будет и не требуется (явно не указан в стандарте). И даже если вы заработаете, в долгосрочной перспективе это будет неустойчиво.

По моему опыту, случаи, когда RTTI не могут пересекать границы разделяемой библиотеки, намного перевешивают случаи, когда это возможно.

Решение состоит в следующем:

  • Ограничьте все конструкции объектов из этих производных типов в рамках кода разделяемой библиотеки, где используется dynamic_cast (это решение довольно сложно управлять).

  • Не используйте dynamic_cast вообще (это решение идеалистично, редко применимо).

  • Не используйте общие библиотеки (оценивайте, действительно ли разделяемые библиотеки - это то, что вам нужно, или, возможно, выставляете интерфейс более высокого уровня из вашей общей библиотеки, который не отображает полиморфные типы, которые должны быть получены ( которые, похоже, предполагают, что "открытая архитектура" более подходит в вашем приложении)).

  • Определите свою собственную систему RTTI и оператора литья (это может быть сложно, в зависимости от вашего навыка, но это не значит, что много кода, и многие проекты с основным потоком используют это решение, и вы можете найти множество примеры того, как это сделать).