dynamic_cast 转换

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沿继承层级向上、向下及侧向,安全地转换到其他类的指针和引用。

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[编辑] 语法

dynamic_cast < 新类型 > ( 表达式 )
新类型 - 指向完整类类型的指针、到完整类类型的引用,或指向(可选的 cv 限定)void 的指针
表达式 - 新类型 为引用,则为完整类类型的左值 (C++11 前)泛左值 (C++11 起)表达式,若 新类型 为指针,则为指向完整类类型的指针纯右值。

若转型成功,则 dynamic_cast 返回 新类型 类型的值。若转型失败且 新类型 是指针类型,则它返回该类型的空指针。若转型失败且 新类型 是引用类型,则它抛出与类型 std::bad_cast 的处理块匹配的异常。

[编辑] 解释

唯有下列转换能用 dynamic_cast 进行,但若这种转换会转换走常量性易变性则亦不允许。

1)表达式 的类型恰是 新类型新类型 的较少 cv 限定版本,则结果是 表达式 具有 新类型 类型的值。(换言之,dynamic_cast 可用以添加常量性。隐式转换和 static_cast 亦能进行此转换。)
2)表达式 的值是空指针值,则结果是 新类型 类型的空指针值。
3)新类型 是到 Base 的指针或引用,且 表达式 的类型是到 Derived 的指针或引用,其中 BaseDerived 的唯一可访问基类,则结果是到 表达式 所标识的对象中 Base 类子对象的指针或引用。(注意:隐式转换和 static_cast 亦能进行此转换。)
4)表达式 是指向多态类型的指针,且 新类型 是到 void 的指针,则结果是指向 表达式 所指向或引用的最终派生对象的指针。
5)表达式 是到多态类型 Base 的指针或引用,且 新类型 是到 Derived 类型的指针或引用,则进行运行时检查:
a) 检验 表达式 所指向/标识的最终派生对象。若在该对象中 表达式 指向/指代 Derived 的公开基类,且只有一个 Derived 类型对象从 表达式 所指向/标识的子对象派生,则转型结果指向/指代该 Derived 对象。(此之谓“向下转型(downcast)”。)
b) 否则,若 表达式 指向/指代最终派生对象的公开基类,而同时最终派生对象拥有 Derived 类型的无歧义公开基类,则转型结果指向/指代该 Derived(此之谓“侧向转型(sidecast)”。)
c) 否则,运行时检查失败。若 dynamic_cast 用于指针,则返回 新类型 类型的空指针值。若它用于引用,则抛出 std::bad_cast 异常。
6) 当在构造函数或析构函数中(直接或间接)使用 dynamic_cast,且 表达式 指代正在构造/销毁的对象时,该对象被认为是最终派生对象。若 新类型 不是到构造函数/析构函数自身的类或其基类之一的指针或引用,则行为未定义。

与其他转型表达式相似:

  • 新类型 是左值引用类型(表达式 必为左值),则其结果为左值
  • 新类型 是右值引用类型(表达式 为完整类类型,可以是左值或右值 (C++17 前)必为泛左值(纯右值被实质化 (C++17 起)),则其结果为亡值
  • 新类型 是指针类型,则其结果为纯右值

[编辑] 注解

  • 亦可用 static_cast 进行向下转型,它避免运行时检查的开销,但只有在程序(通过某些其他逻辑)能够保证 表达式 所指向的对象肯定是 Derived 时才是安全的。
  • 某些形式的 dynamic_cast 依赖于运行时类型鉴别( RTTI ),即编译的程序中关于每个多态类的信息。编译器通常有选项禁用此信息。

[编辑] 关键词

dynamic_cast

[编辑] 示例

#include <iostream>
 
struct V {
    virtual void f() {};  // 必须为多态以使用运行时检查的 dynamic_cast
};
struct A : virtual V {};
struct B : virtual V {
  B(V* v, A* a) {
    // 构造中转型(见后述 D 的构造函数中的调用)
    dynamic_cast<B*>(v); // 良好定义:v 有类型 V*,B 的 V 基类,产生 B*
    dynamic_cast<B*>(a); // 未定义行为:a 有类型 A*,A 非 B 的基类
  }
};
struct D : A, B {
    D() : B((A*)this, this) { }
};
 
struct Base {
    virtual ~Base() {}
};
 
struct Derived: Base {
    virtual void name() {}
};
 
int main()
{
    D d; // 最终派生对象
    A& a = d; // 向上转型,可以用 dynamic_cast,但不必须
    D& new_d = dynamic_cast<D&>(a); // 向下转型
    B& new_b = dynamic_cast<B&>(a); // 侧向转型
 
 
    Base* b1 = new Base;
    if(Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b1))
    {
        std::cout << "downcast from b1 to d successful\n";
        d->name(); // 可以安全调用
    }
 
    Base* b2 = new Derived;
    if(Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b2))
    {
        std::cout << "downcast from b2 to d successful\n";
        d->name(); // 可以安全调用
    }
 
    delete b1;
    delete b2;
}

输出:

downcast from b2 to d successful

[编辑] 参阅