从基类到派生类的 `dynamic_cast`

Question

从基类到派生类的 `dynamic_cast`

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是的，我知道使用 dynamic_cast 进行向下转型如果 Base 不具备多态性将无法编译，但我的问题并不是关于这个。

class Base {
    public:
        virtual void bar()
        {
            cout << "bar\n";
        }
};

class Derived: public Base {
    public:
        void foo()
        {
            cout << "foo\n";
        }
};

int main()
{
    Base *pb;
    Derived *pd;

    pb = new Derived;  //Base* points to a Derived object
    pd = dynamic_cast<Derived*>(pb); 
    pd->foo();  //outputs foo

    pb = new Base;  //Base* points to a Base object
    pd = dynamic_cast<Derived*>(pb);  
    pd->foo();  //outputs foo, too. Why?
}

我原以为当 pb = new Derived; 时，pb 实际上指向堆中的一个 Derived 对象。在执行 pd = dynamic_cast<Derived*>(pb); 后，pd 也指向该 Derived 对象，因此 pd->foo() 应该是可以的。

但是当 pb = new Base; 时，pb 指向堆中的一个 Base 对象，那么在执行 pd = dynamic_cast<Derived*>(pb); 后，pd->foo() 怎么可能起作用呢？难道 dynamic_cast 将堆中的 Base 对象变成了一个 Derived 对象吗？

- Alcott

4个回答

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在你的foo中，你没有访问this，在这种情况下应该是NULL。当转换无法完成时，dynamic_cast返回的就是这个值。

基本上，你现在处于“未定义行为”的领域。

- littleadv

我+1了你的答案，因为它是正确的。但是，我仍然不明白这样的做法如何是幸运的。你可能会遇到一些难以追踪的恶意程序错误，因为程序没有在应该崩溃的时候崩溃。 - Luchian Grigore

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@LuchianGrigore Luck（n）1. 指某人偶然发生的事情，偶然事件。 - Potatoswatter

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您遇到了未定义的行为。您应该检查dynamic_cast的返回类型。

pd = dynamic_cast<Derived*>(pb);

这会返回null，并且你在一个NULL指针上调用函数。任何事情都有可能发生。

- Luchian Grigore

@Alcott 这是未定义行为。任何事情都有可能发生。 - Luchian Grigore

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@Alcott 从技术上讲，Luchian的回答是正确的。但实际上，原因是编译器开发人员更喜欢忽略这个问题，因为他们被允许这样做（因为标准没有定义在这种情况下该怎么做），而不是在每次指针访问时实现复杂和性能消耗的运行时检查。因此，无论发生什么事情-都是正确的。 - littleadv

@Alcott 所有未定义行为都是不要这么做。 - Luchian Grigore

@Alcott 写调用未定义行为的代码？是的，确实如此。编译器不负责教你语言 :) 编译器必须遵守标准，而标准并没有定义在这种情况下该怎么做，因此从编译器的角度来看，它可以自由地执行任何操作。作为程序员，你有责任在可能出现 NULL 的地方检查 NULL。 - littleadv

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在尝试使用强制转换之前，请始终优先检查转换是否成功。我想这是使用强制转换的优点。您可以检查它是否成功。

pd = dynamic_cast<Derived*>(pb);  
if(pd!=NULL)
  pd->foo();

如果转换失败，pd 的值为 NULL。除非您确定它有值，否则不要使用 pd。即使有值，也只能对其进行解引用。

- Rohit Vipin Mathews

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可以查看英文原文，
原文链接

- Rohan Prabhu · Accepted Answer

在C++中，每个类的实例都有自己的数据类型版本，但是除了内联函数之外，所有类在内存中共享相同的函数。在您的情况下，当您说像这样的话时：

pd->foo();

你本质上是在调用Derived::foo，它是内存中的一个函数，编译器知道它在哪里。问题是，它与pd没有任何关系。不过，如果你有这样的代码：

class Derived : public Base {
    private:
        int a;

    public:
        Derived() { a = 100; }

        void foo() {
            std::cout<<a<<std::endl;
        }
 };

那么，pd->foo() 将导致一个分段错误。在这里，您的动态转换失败了，当调用 Derived::foo 时，将 0 作为 this 对象传递。在之前的情况下，由于从未使用 this 对象，所以它很好。然而，在第二种情况下，它被使用并因此导致了分段错误。