为何引用未创建的派生类指针合法且不属于未定义行为？

先看示例代码：

#include <iostream>

struct A{
    int a;
     void foo() {
        std::cout << "A = " << a << std::endl;
     }
};

struct B : public A{
    int b;
    void foo() {
        std::cout << "B = " << b << std::endl;
    }
};


int main() {
    A *a = new A();
    B *b = static_cast<B*>(a);

    a->foo(); // 输出 A = 0
    b->foo(); // 输出 B = 0
    
    b->b = 333;
    
    b->foo(); // 输出 B = 333
    a->foo(); // 输出 A = 0
}

核心问题拆解 #

1. 指针转换操作本身的合法性
   static_cast<B*>(a)这个转换在public继承场景下是C++标准允许的语法，但这只是编译期允许的转换——得到的指针并不指向真正的B类型对象，因为我们只构造了A的实例，内存中根本没有B独有的b成员对应的空间。

2. 后续操作的未定义行为

• 调用b->foo()：因为foo是非虚函数，调用是编译期绑定的，编译器直接生成调用B::foo的代码。但B::foo中访问的b成员，对应的是A对象内存之后的未知区域，第一次读取到0是随机的未初始化内存值，而b->b = 333则是越界修改不属于当前对象的内存，这两种操作都属于明确的未定义行为。
• 你看到的输出"正常"只是巧合，换不同编译器、优化级别或运行环境，可能出现崩溃、乱码、程序异常终止等任意结果。

3. 结论
   基类指针强转为派生类指针的操作本身不是未定义行为，但通过这个指针访问派生类独有的成员、或是在虚函数机制下调用成员函数，都属于未定义行为。这种写法完全依赖不可靠的内存巧合，绝对不能出现在生产代码中。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者zizeca