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dynamic_cast 转换

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表达式
 

沿着继承层次结构安全地向上、向下和横向转换类指针和引用。

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dynamic_cast< 目标类型 >( 表达式 )
目标类型 - 指向完整类类型的指针、指向完整类类型的引用，或指向（可选地 cv 限定的）void 的指针。
表达式 - 如果目标类型是引用，则为完整类类型的左值(C++11 前)glvalue(C++11 起)；如果目标类型是指针，则为指向完整类类型的指针的纯右值。

[编辑] 解释

为方便描述，“表达式或结果是T的引用”表示“它是T类型的glvalue”，这遵循decltype的约定(C++11 起)。

只有以下转换可以通过dynamic_cast完成，除非这些转换会去除 constness（或 volatility）。

1) 如果表达式的类型与目标类型完全相同，或者与目标类型相比具有更少的 cv 限定，则结果是具有目标类型的表达式的值。换句话说，dynamic_cast可以用于添加 constness。隐式转换和static_cast也可以执行此转换。
2) 如果目标类型是“指向（可能 cv 限定的）Base的指针”，并且表达式的类型是“指向（可能 cv 限定的）Derived的指针”，其中Base是Derived的基类，则结果是
  • 如果表达式是空指针值，则为空指针值；或
  • 否则，指向由表达式指向的Derived对象的唯一Base子对象的指针。换句话说，dynamic_cast可以用于向上转型指针，从派生类到基类。隐式转换和static_cast也可以执行此转换。
3) 如果目标类型是“指向（可能 cv 限定的）Base的引用”，并且表达式的类型是“（可能 cv 限定的）Derived”，其中Base是Derived的基类，则结果是由表达式引用的Derived对象的唯一Base子对象。换句话说，dynamic_cast可以用于向上转型引用，从派生类到基类。隐式转换和static_cast也可以执行此转换。
4) 如果表达式是多态类型的空指针值，则结果是目标类型的空指针值。
4) 否则，表达式必须是指向或引用多态类型对象的指针或引用，该对象在其生命周期内或其构造或析构期间，并且其类型与表达式的类型相似（否则行为未定义）
a) 如果表达式是指向（可能 cv 限定的）void 的指针，则结果是指向由表达式指向的最派生对象的指针。
b) 否则，将进行运行时检查，以查看由表达式指向/引用的对象是否可以转换为由目标类型指向或引用的Target类型
i) 如果在由表达式指向/引用的最派生对象中，表达式指向/引用Target对象的公共基类子对象，并且如果只有一个Target类型的对象派生自由表达式指向/引用的子对象，则结果指向/引用该Target对象。换句话说，dynamic_cast可以用于向下转型指针/引用，从基类到派生类。
ii) 否则，如果表达式指向/引用最派生对象的公共基类子对象，并且最派生对象的类型具有一个明确的公共基类Target类型，则结果指向/引用最派生对象的Target子对象。换句话说，dynamic_cast可以用于交叉转型（或侧向转型）指针/引用，在从同一个基类派生的两种类型之间。
iii) 否则，运行时检查失败。
  • 如果目标类型是指针类型，则结果是目标类型的空指针值。
  • 如果目标类型是引用类型，则抛出与std::bad_cast类型的处理程序匹配的类型的异常。

当dynamic_cast在构造函数或析构函数中（直接或间接）使用，并且表达式引用当前正在构造/析构的对象时，该对象被认为是最近派生对象。如果目标类型不是构造函数/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。

与其他转换表达式类似，结果是

  • 如果目标类型是引用类型，则为左值
  • 如果目标类型是指针类型，则为右值
 (C++11 前)
  • 如果目标类型是左值引用类型（表达式必须是左值），则为左值
  • 如果目标类型是右值引用类型（表达式可以是左值或右值(C++17 前)必须是 glvalue（纯右值被物化）(C++17 起)的完整类类型），则为 xvalue
  • 如果目标类型是指针类型，则为纯右值
 (C++11 起)

[编辑] 注意

向下转型也可以通过static_cast执行，这避免了运行时检查的开销，但只有当程序（通过其他逻辑）能够保证由表达式指向的对象确实是Derived时，才是安全的。

dynamic_cast的某些形式依赖于运行时类型识别（RTTI），即编译程序中每个多态类的信息。编译器通常有选项可以禁用包含此信息。

[编辑] 关键词

dynamic_cast

[编辑] 示例

运行此代码
#include <iostream>
 
struct V
{
    virtual void f() {} // must be polymorphic to use runtime-checked dynamic_cast
};
 
struct A : virtual V {};
 
struct B : virtual V
{
    B(V* v, A* a)
    {
        // casts during construction (see the call in the constructor of D below)
        dynamic_cast<B*>(v); // well-defined: v of type V*, V base of B, results in B*
        dynamic_cast<B*>(a); // undefined behavior: a has type A*, A not a base of B
    }
};
 
struct D : A, B
{
    D() : B(static_cast<A*>(this), this) {}
};
 
struct Base
{
    virtual ~Base() {}
};
 
struct Derived : Base
{
    virtual void name() {}
};
 
int main()
{
    D d; // the most derived object
    A& a = d; // upcast, dynamic_cast may be used, but unnecessary
 
    [[maybe_unused]]
    D& new_d = dynamic_cast<D&>(a); // downcast
    [[maybe_unused]]
    B& new_b = dynamic_cast<B&>(a); // sidecast
 
    Base* b1 = new Base;
    if (Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b1); d != nullptr)
    {
        std::cout << "downcast from b1 to d successful\n";
        d->name(); // safe to call
    }
 
    Base* b2 = new Derived;
    if (Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b2); d != nullptr)
    {
        std::cout << "downcast from b2 to d successful\n";
        d->name(); // safe to call
    }
 
    delete b1;
    delete b2;
}

输出

downcast from b2 to d successful

[编辑] 缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告 应用于 发布时的行为 正确的行为
CWG 1269 C++11 对于 xvalue 未执行运行时检查
表达式如果目标类型是右值引用类型		 已执行
CWG 2861 C++98 表达式可能指向/引用类型不可访问的对象 在这种情况下行为未定义

[编辑] 参考

  • C++23 标准 (ISO/IEC 14882:2024)
  • 7.6.1.7 动态转换 [expr.dynamic.cast]
  • C++20 标准 (ISO/IEC 14882:2020)
  • 7.6.1.6 动态转换 [expr.dynamic.cast]
  • C++17 标准 (ISO/IEC 14882:2017)
  • 8.2.7 动态转换 [expr.dynamic.cast]
  • C++14 标准 (ISO/IEC 14882:2014)
  • 5.2.7 动态转换 [expr.dynamic.cast]
  • C++11 标准 (ISO/IEC 14882:2011)
  • 5.2.7 动态转换 [expr.dynamic.cast]
  • C++98 标准 (ISO/IEC 14882:1998)
  • 5.2.7 动态转换 [expr.dynamic.cast]
  • C++03 标准 (ISO/IEC 14882:2003)
  • 5.2.7 动态转换 [expr.dynamic.cast]

[编辑] 另请参阅

取自 "https://cppreference.cn/mwiki/index.php?title=cpp/language/dynamic_cast&oldid=181129"