C++之dynamic_cast

前言

dynamic_cast运算符牵扯到的面向对象的多态性跟程序运行时的状态，所以不能完全的使用传统的转换方式来替代。因此是最常用，最不可缺少的一个运算符，与static_cast一样，dynamic_cast的转换也需要目标类型和源对象有一定的关系：继承关系。 更准确的说，dynamic_cast是用来检查两者是否有继承关系。因此该运算符实际上只接受基于类对象的指针和引用的类转换。从这个方面来看，似乎dynamic_cast又和reinterpret_cast是一致的，但实际上，它们还是存在着很大的差别。引用

 如果转换成功， dynamic_cast将返回一个new-type类型的值。如果转换失败，new-type是指针类型，则返回该类型的空指针。如果转换失败并且new-type是引用类型，它将抛出一个与std::bad_cast类型的处理程序匹配的异常。

dynamic_cast

 dynamic_cast(expression)

Note:

 只有以下转换可以使用dynamic_cast完成，除非这些转换会丢弃constness或volatile。

1. 如果expression的类型恰好是new-type或new-type的一个较少cv(constness and volatile)限定版本，则结果是expression的值，类型为new-type。(换句话说，dynamic_cast可以用来添加constness或volatile。隐式转换和static_cast也可以执行此转换)

  D* d1 = new D();D* d2 = dynamic_cast<D*>(d1);d2->hello();const D *d3 = dynamic_cast<const D *>(d1);

2. 如果expression的值是空指针值，则结果是new-type的空指针值。

   D *ptr = NULL;D* ptr2 = dynamic_cast<D*>(ptr);if(ptr2 == NULL){printf("ptr2 is NULL\n");}

控制台输出

2) ptr2 is NULL

3. 如果new-type是一个指向Base的指针或引用，expression的类型是一个指向Derived的指针或引用，其中Base是Derived的一个唯一的、可访问的基类，则结果是一个指向由expression指向或定义的Derived对象中的基类子对象的指针或引用。(注意:隐式转换和static_cast也可以执行此转换)

4. 如果expression是指向多态类型的指针，而new-type是指向void的指针，则结果是指向由expression指向或引用的派生最底层的对象的指针。

5. 如果expression是指向多态类型Base的指针或引用，而new-type是指向Derived的指针或引用，则执行运行时检查，这应该是dynamic_cast使用最多的场景：

• a)如果在该对象中，expression是派生的公共基的指向/引用，并且如果只有一个派生类型的对象是从expression所指向/定义的子对象派生出来的，则强制转换的结果指向/引用该派生对象。(downcast”)

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
new_d.hello();

• b)否则，如果expression是派生最底层的对象的公共基类的指针或引用，同时，派生最底层的对象有一个类型为derived的明确的公共基类，则转换的结果指向/引用了该derived。(sidecast)

  D d;      // the most derived object
  A &a = d; // upcast, dynamic_cast may be used, but unnecessary   
  [[maybe_unused]] B &new_b = dynamic_cast<B &>(a); // sidecast
  new_b.hello();
  

• c)否则，运行时检查失败。如果在指针上使用dynamic_cast，则返回new-type类型的空指针值。如果它用于引用，则抛出异常std::bad_cast。

6. 当dynamic_cast在构造函数或析构函数中使用时(直接或间接)，expression指向当前正在构造/销毁的对象，则该对象被认为是派生最底层对象。如果new-type不是指向构造函数/析构函数自己的类或基类之一的指针或引用，则该行为未定义, 如下例中的6)

 类似于其他强制转换表达式，其结果为:

• 如果new-type是一个左值引用类型(表达式必须是一个左值)，则结果是一个左值，

• 如果new-type是一个右值引用类型(表达式可以是左值，或者右值(直到c++ 17)必须是一个完整类类型的glvalue (从c++ 17开始)), 则结果是xvalue.

• 如果new-type是一个指针类型，则是一个prvalue.

 几个value的定义，可以参考https://cloud.tencent.com/developer/article/1493839

示例:

struct V
{virtual void f() {} // must be polymorphic to use runtime-checked dynamic_cast
};struct A : virtual V
{void hello(){printf("hello, I am A\n");}
};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}void hello(){printf("hello, I am B\n");}
};struct D : A, B
{//6)D() : B(static_cast<A *>(this), this) {}void hello(){printf("hello, I am D\n");}
};struct Base
{virtual ~Base() {}
};struct Derived : Base
{virtual void name() {}
};
void test_dynamic_cast(){D d;      // the most derived objectA &a = d; // upcast, dynamic_cast may be used, but unnecessary[[maybe_unused]] D &new_d = dynamic_cast<D &>(a); // downcastnew_d.hello();[[maybe_unused]] B &new_b = dynamic_cast<B &>(a); // sidecastnew_b.hello();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;
}

控制台输出

sh-4.4$ ./build/linux/x86_64/release/Class-convert 
hello, I am D
hello, I am B
downcast from b2 to d successful