Mixin构造函数中获取派生类数据成员地址的合规实现

我编写了如下C++代码，希望让所有继承RegisterMixin的派生类对象在构造时，自动将其数据成员地址注册到全局映射供外部系统管控：

// Base class to make derived objects polymorphic
struct Base {
    virtual ~Base() = default;
};

void registerData(int*) {}

template <typename Derived>
struct RegisterMixin {
    static int (Derived::*dataPtr); // Defined for each derived class

    RegisterMixin() {
        auto* derived = static_cast<Derived*>(this);
        registerData(&(derived->*dataPtr));
    }
};

struct MyDerived: Base, RegisterMixin<MyDerived> {
    int myData; // Will be set by the enclosing system
};

template <>
int MyDerived::*RegisterMixin<MyDerived>::dataPtr = &MyDerived::myData;

int main() {
    MyDerived derived;
}

但用UB sanitizer检测时，发现RegisterMixin构造函数里的static_cast<Derived*>(this)存在未定义行为——因为Mixin作为基类，其构造函数会先于派生类执行，此时派生类对象尚未完成构造，无法安全转换为派生类类型。我只需要获取数据成员的地址，请问怎么改才能避免UB？

问题的核心是基类构造阶段无法安全访问派生类对象。我们需要把注册动作延迟到派生类对象内存完全分配、可以合法访问成员地址的阶段执行。

修改后的代码 #

// Base class to make derived objects polymorphic
struct Base {
    virtual ~Base() = default;
};

void registerData(int*) {}

template <typename Derived>
struct RegisterMixin {
    static int (Derived::*dataPtr); // 每个派生类对应一个成员指针

    // 辅助注册类：在构造时完成成员地址注册
    struct Registrar {
        explicit Registrar(Derived* obj) {
            registerData(&(obj->*dataPtr));
        }
    };
};

struct MyDerived: Base, RegisterMixin<MyDerived> {
    int myData; // 由外部系统设置的成员
    // 声明辅助注册成员，通过默认初始化触发注册逻辑
    typename RegisterMixin<MyDerived>::Registrar registrar{this};
};

template <>
int MyDerived::*RegisterMixin<MyDerived>::dataPtr = &MyDerived::myData;

int main() {
    MyDerived derived;
}

为什么这样可行 #

1. 构造顺序的保证：C++对象的构造流程是「基类构造 → 成员变量构造 → 派生类构造函数体执行」。这里的registrar是MyDerived的成员变量，它的构造会在所有基类（Base和RegisterMixin）构造完成后执行。此时MyDerived对象的内存已经完全分配，this指向的是合法的MyDerived实例。
2. 合法的地址获取：在Registrar的构造函数中，我们只获取成员的内存地址，不需要访问成员的值——即使成员尚未初始化，其地址也是有效的，完全符合需求。

额外优化（可选） #

如果想避免在每个派生类中重复写registrar声明，可以用模板别名简化写法：

template <typename Derived>
using RegisterHelper = typename RegisterMixin<Derived>::Registrar;

// 派生类中可以写成：
RegisterHelper<MyDerived> registrar{this};

内容的提问来源于stack exchange，提问作者chrysante