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dynamic_cast 轉換

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沿著繼承層次結構安全地向上、向下和橫向轉換類指標和引用。

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[編輯] 語法

dynamic_cast< 目標型別 >( 表示式 )
目標型別 - 指向完整類型別的指標、指向完整類型別的引用，或指向（可選地 cv 限定的）void 的指標。
表示式 - 如果目標型別是引用，則為完整類型別的左值(C++11 前)glvalue(C++11 起)；如果目標型別是指標，則為指向完整類型別的指標的純右值。

[編輯] 解釋

為方便描述，“表示式或結果是T的引用”表示“它是T型別的glvalue”，這遵循decltype的約定(C++11 起)。

只有以下轉換可以透過dynamic_cast完成，除非這些轉換會去除 constness（或 volatility）。

1) 如果表示式的型別與目標型別完全相同，或者與目標型別相比具有更少的 cv 限定，則結果是具有目標型別的表示式的值。換句話說，dynamic_cast可以用於新增 constness。隱式轉換和static_cast也可以執行此轉換。
2) 如果目標型別是“指向（可能 cv 限定的）Base的指標”，並且表示式的型別是“指向（可能 cv 限定的）Derived的指標”，其中Base是Derived的基類，則結果是
  • 如果表示式是空指標值，則為空指標值；或
  • 否則，指向由表示式指向的Derived物件的唯一Base子物件的指標。換句話說，dynamic_cast可以用於向上轉型指標，從派生類到基類。隱式轉換和static_cast也可以執行此轉換。
3) 如果目標型別是“指向（可能 cv 限定的）Base的引用”，並且表示式的型別是“（可能 cv 限定的）Derived”，其中Base是Derived的基類，則結果是由表示式引用的Derived物件的唯一Base子物件。換句話說，dynamic_cast可以用於向上轉型引用，從派生類到基類。隱式轉換和static_cast也可以執行此轉換。
4) 如果表示式是多型型別的空指標值，則結果是目標型別的空指標值。
4) 否則，表示式必須是指向或引用多型型別物件的指標或引用，該物件在其生命週期內或其構造或析構期間，並且其型別與表示式的型別相似（否則行為未定義）
a) 如果表示式是指向（可能 cv 限定的）void 的指標，則結果是指向由表示式指向的最派生物件的指標。
b) 否則，將進行執行時檢查，以檢視由表示式指向/引用的物件是否可以轉換為由目標型別指向或引用的Target型別
i) 如果在由表示式指向/引用的最派生物件中，表示式指向/引用Target物件的公共基類子物件，並且如果只有一個Target型別的物件派生自由表示式指向/引用的子物件，則結果指向/引用該Target物件。換句話說，dynamic_cast可以用於向下轉型指標/引用，從基類到派生類。
ii) 否則，如果表示式指向/引用最派生物件的公共基類子物件，並且最派生物件的型別具有一個明確的公共基類Target型別，則結果指向/引用最派生物件的Target子物件。換句話說，dynamic_cast可以用於交叉轉型（或側向轉型）指標/引用，在從同一個基類派生的兩種型別之間。
iii) 否則，執行時檢查失敗。
  • 如果目標型別是指標型別，則結果是目標型別的空指標值。
  • 如果目標型別是引用型別，則丟擲與std::bad_cast型別的處理程式匹配的型別的異常。

當dynamic_cast在建構函式或解構函式中（直接或間接）使用，並且表示式引用當前正在構造/析構的物件時，該物件被認為是最近派生物件。如果目標型別不是建構函式/解構函式自身的類或其基類之一的指標或引用，則行為未定義。

與其他轉換表示式類似，結果是

  • 如果目標型別是引用型別，則為左值
  • 如果目標型別是指標型別，則為右值
 (C++11 前)
  • 如果目標型別是左值引用型別（表示式必須是左值），則為左值
  • 如果目標型別是右值引用型別（表示式可以是左值或右值(C++17 前)必須是 glvalue（純右值被物化）(C++17 起)的完整類型別），則為 xvalue
  • 如果目標型別是指標型別，則為純右值
 (C++11 起)

[編輯] 注意

向下轉型也可以透過static_cast執行，這避免了執行時檢查的開銷，但只有當程式（透過其他邏輯）能夠保證由表示式指向的物件確實是Derived時，才是安全的。

dynamic_cast的某些形式依賴於執行時型別識別（RTTI），即編譯程式中每個多型類的資訊。編譯器通常有選項可以停用包含此資訊。

[編輯] 關鍵詞

dynamic_cast

[編輯] 示例

執行此程式碼
#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;
}

輸出

downcast from b2 to d successful

[編輯] 缺陷報告

下列更改行為的缺陷報告追溯地應用於以前出版的 C++ 標準。

缺陷報告 應用於 釋出時的行為 正確的行為
CWG 1269 C++11 對於 xvalue 未執行執行時檢查
表示式如果目標型別是右值引用型別		 已執行
CWG 2861 C++98 表示式可能指向/引用型別不可訪問的物件 在這種情況下行為未定義

[編輯] 參考

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

[編輯] 另請參閱

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