GCC与Clang动态_cast行为差异解析：继承权限的影响

示例代码 #

#include <iostream>

class Body
{
public:
    virtual ~Body()
    {
        std::cout << "Body::~Body()" << std::endl;
    }
};

class HydrophobicObject : public virtual Body
{
};

class ControlledObject : public virtual Body
{
};

class CrawlingObject : public virtual ControlledObject
{
};

class OwnerProtection
{
public:
    void f()
    {
        std::cout << "OwnerProtection::f" << std::endl;
    }
};

class Caterpillar : public CrawlingObject, public OwnerProtection, HydrophobicObject
{
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    Caterpillar caterpillar;
    Body& body = caterpillar;
    auto p = dynamic_cast<OwnerProtection&>(body);
    p.f();
    return 0;
}

问题现象 #

• 使用Apple clang 15.0.0编译运行时，程序正常输出OwnerProtection::f，不会抛出bad_cast异常；
• 使用GCC编译运行时，会触发bad_cast异常；
• 若给Caterpillar继承HydrophobicObject时添加public关键字（即class Caterpillar : public CrawlingObject, public OwnerProtection, public HydrophobicObject），GCC也能正常执行。

为什么public关键字影响GCC的行为？ #

这源于GCC对C++标准中dynamic_cast访问控制规则的实现细节：

• C++中类的默认继承权限为private，原代码中Caterpillar是以私有继承方式继承HydrophobicObject的；
• GCC的实现逻辑认为，当虚基类Body存在多条继承路径到Caterpillar时，若其中一条路径（Body <- HydrophobicObject <- Caterpillar）是私有继承，会导致外部上下文（如main函数）无法完整访问对象的继承结构信息，进而无法确认Body&引用的对象包含OwnerProtection子对象，因此触发bad_cast；
• 当将HydrophobicObject的继承改为public后，所有从Body到Caterpillar的路径都变为可访问，GCC可以正常遍历继承结构、确认OwnerProtection子对象的存在，转换自然成功。

哪款编译器的行为符合C++标准？ #

根据C++标准的相关规定：

1. 对于交叉类型的dynamic_cast（从一个基类引用转换到同一对象的另一个基类引用），只要目标基类是完整对象类型的可访问基类，且源基类到完整对象的路径可访问，转换就应当成功；
2. 标准明确指出，基类的可访问性不影响dynamic_cast的格式合法性，但转换成功的前提是目标类型相对于完整对象是可访问的。

回到示例代码：

• OwnerProtection是Caterpillar的public基类，属于可访问范畴；
• Body到Caterpillar的路径中，Body <- ControlledObject <- CrawlingObject <- Caterpillar这条public继承路径完全可访问，即便存在另一条私有继承路径，也不影响确认对象的完整类型及OwnerProtection子对象的存在。

因此，Clang的行为符合C++标准，GCC的行为属于实现层面的严格化处理，不符合标准要求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者John Tracid