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。

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 - 若 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。

解释

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

1) 若 表达式 的类型恰是 新类型 或 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) 若 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) 若 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) 若 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) 若 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:

  • 若 新类型 是左值引用类型(表达式 必为左值),则其结果为左值
  • 若 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
  • 若 新类型 是指针类型,则其结果为纯右值

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。

关键词

dynamic_cast

示例

运行此代码

  1. #include <iostream>
  2.  
  3. struct V {
  4. virtual void f() {}; // 必须为多态以使用运行时检查的 dynamic_cast
  5. };
  6. struct A : virtual V {};
  7. struct B : virtual V {
  8. B(V* v, A* a) {
  9. // 构造中转型(见后述 D 的构造函数中的调用)
  10. dynamic_cast<B*>(v); // 良好定义:v 有类型 V*,B 的 V 基类,产生 B*
  11. dynamic_cast<B*>(a); // 未定义行为:a 有类型 A*,A 非 B 的基类
  12. }
  13. };
  14. struct D : A, B {
  15. D() : B((A*)this, this) { }
  16. };
  17.  
  18. struct Base {
  19. virtual ~Base() {}
  20. };
  21.  
  22. struct Derived: Base {
  23. virtual void name() {}
  24. };
  25.  
  26. int main()
  27. {
  28. D d; // 最终派生对象
  29. A& a = d; // 向上转型,可以用 dynamic_cast,但不必须
  30. D& new_d = dynamic_cast<D&>(a); // 向下转型
  31. B& new_b = dynamic_cast<B&>(a); // 侧向转型
  32.  
  33.  
  34. Base* b1 = new Base;
  35. if(Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b1))
  36. {
  37. std::cout << "downcast from b1 to d successful\n";
  38. d->name(); // 可以安全调用
  39. }
  40.  
  41. Base* b2 = new Derived;
  42. if(Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b2))
  43. {
  44. std::cout << "downcast from b2 to d successful\n";
  45. d->name(); // 可以安全调用
  46. }
  47.  
  48. delete b1;
  49. delete b2;
  50. }

输出:

  1. downcast from b2 to d successful