dynamic_cast 运算符

项目
10/15/2023

将操作数 expression 转换为 type-id 类型的对象。

语法

dynamic_cast < type-id > ( expression )

备注

type-id 必须是针对以前定义的类类型的指针或引用，或者是“指向 void 的指针”。如果 type-id 是指针，则 expression 类型必须为指针，或者如果 type-id 是引用，则为左值。

请参阅 static_cast，了解静态和动态强制转换之间的区别，以及什么情况下适合使用这两种转换。

托管代码中的 dynamic_cast 行为有两项中断性变更：

对指向装箱枚举的基础类型的指针的 dynamic_cast 将在运行时失败，返回 0 而不是转换后的指针。
当type-id 是指向值类型的内部指针时，dynamic_cast 将不再引发异常；相反，强制转换在运行时失败。强制转换返回 0 个针值，而不是引发。

如果 type-id 是指向 expression 的明确可访问的直接或间接基类的指针，则结果是指向 type-id 类型的唯一子对象的指针。例如：

// dynamic_cast_1.cpp
// compile with: /c
class B { };
class C : public B { };
class D : public C { };

void f(D* pd) {
   C* pc = dynamic_cast<C*>(pd);   // ok: C is a direct base class
                                   // pc points to C subobject of pd
   B* pb = dynamic_cast<B*>(pd);   // ok: B is an indirect base class
                                   // pb points to B subobject of pd
}

这种类型的转换称为“向上转换”，因为它将指针向上移动一个类层次结构，从派生类移至它从中派生的类。向上转换是一种隐式转换。

如果 type-id 是 void*，则进行运行时检查以确定 expression 的实际类型。结果是指向由 expression 指向的完整对象的指针。例如：

// dynamic_cast_2.cpp
// compile with: /c /GR
class A {virtual void f();};
class B {virtual void f();};

void f() {
   A* pa = new A;
   B* pb = new B;
   void* pv = dynamic_cast<void*>(pa);
   // pv now points to an object of type A

   pv = dynamic_cast<void*>(pb);
   // pv now points to an object of type B
}

如果 type-id 不是 void*，则进行运行时检查，看看是否可以将 expression 指向的对象转换为 type-id 指向的类型。

如果 expression 的类型是 type-id 类型的基类，则进行运行时检查，看看 expression 是否实际指向 type-id 类型的完整对象。如果是，则结果是指向 type-id 类型的完整对象的指针。例如：

// dynamic_cast_3.cpp
// compile with: /c /GR
class B {virtual void f();};
class D : public B {virtual void f();};

void f() {
   B* pb = new D;   // unclear but ok
   B* pb2 = new B;

   D* pd = dynamic_cast<D*>(pb);   // ok: pb actually points to a D
   D* pd2 = dynamic_cast<D*>(pb2);   // pb2 points to a B not a D
}

这种类型的转换称为“向下转换”，因为它将指针向下移动一个类层次结构，从给定类移至从中派生的类。

如果有多重继承，可能会导致不明确。来看看下图中显示的类层次结构。

对于 CLR 类型，如果可以隐式执行转换，则 dynamic_cast 会导致无操作，或者执行 MSIL isinst 指令，该指令执行动态检查并在转换失败时返回 nullptr。

以下示例使用 dynamic_cast 来确定类是否是特定类型的实例：

// dynamic_cast_clr.cpp
// compile with: /clr
using namespace System;

void PrintObjectType( Object^o ) {
   if( dynamic_cast<String^>(o) )
      Console::WriteLine("Object is a String");
   else if( dynamic_cast<int^>(o) )
      Console::WriteLine("Object is an int");
}

int main() {
   Object^o1 = "hello";
   Object^o2 = 10;

   PrintObjectType(o1);
   PrintObjectType(o2);
}

Diagram that shows multiple inheritance.

指向 D 类型对象的指针可以安全地强制转换为 B 或 C。但是，如果 D 强制转换为指向 A 对象的指针，会产生 A 的哪个实例？这将导致不明确的强制转换错误。若要解决此问题，可以执行两个明确的强制转换。例如：

// dynamic_cast_4.cpp
// compile with: /c /GR
class A {virtual void f();};
class B : public A {virtual void f();};
class C : public A {virtual void f();};
class D : public B, public C {virtual void f();};

void f() {
   D* pd = new D;
   A* pa = dynamic_cast<A*>(pd);   // C4540, ambiguous cast fails at runtime
   B* pb = dynamic_cast<B*>(pd);   // first cast to B
   A* pa2 = dynamic_cast<A*>(pb);   // ok: unambiguous
}

使用虚拟基类时，可能会导致更多不明确的情况。来看看下图中显示的类层次结构。

Diagram of a class hierarchy that shows virtual base classes.

显示虚拟基类的类层次结构

在此层次结构中，A 是一个虚拟基类。对于类 E 的实例和指向 A 子对象的指针，指向 B 的指针的 dynamic_cast 将因不明确性而失败。必须首先转换回完整的 E 对象，然后以明确的方式备份层次结构，才能访问正确的 B 对象。

来看看下图中显示的类层次结构。

Diagram of a class hierarchy that shows duplicate base classes.

显示重复基类的类层次结构

在给定 E 类型对象和指向 D 子对象的指针的情况下，若要从 D 子对象导航到最左侧的 A 子对象，可以进行三次转换。可以执行从 D 指针到 E 指针的 dynamic_cast 转换，然后执行从 E 到 B 的转换（可以是 dynamic_cast，也可以是隐式转换），最后执行从 B 到 A 的隐式转换。例如：

// dynamic_cast_5.cpp
// compile with: /c /GR
class A {virtual void f();};
class B : public A {virtual void f();};
class C : public A { };
class D {virtual void f();};
class E : public B, public C, public D {virtual void f();};

void f(D* pd) {
   E* pe = dynamic_cast<E*>(pd);
   B* pb = pe;   // upcast, implicit conversion
   A* pa = pb;   // upcast, implicit conversion
}

dynamic_cast 运算符还可用于执行“交叉强制转换”。使用同一类层次结构时，只要完整对象为 E 类型，就可以强制转换指针，例如从 B 子对象强制转换为 D 子对象。

就交叉强制转换而言，只需执行两个步骤即可完成从指向 D 的指针到指向最左侧 A 子对象的指针的转换。可以执行从 D 到 B 的交叉强制转换，然后从 B 到 A 的隐式转换。例如：

// dynamic_cast_6.cpp
// compile with: /c /GR
class A {virtual void f();};
class B : public A {virtual void f();};
class C : public A { };
class D {virtual void f();};
class E : public B, public C, public D {virtual void f();};

void f(D* pd) {
   B* pb = dynamic_cast<B*>(pd);   // cross cast
   A* pa = pb;   // upcast, implicit conversion
}

一个空指针值通过 dynamic_cast 转换为目标类型的空指针值。

使用 dynamic_cast < type-id > ( expression ) 时，如果 expression 无法安全地转换为 type-id 类型，运行时检查将导致强制转换失败。例如：

// dynamic_cast_7.cpp
// compile with: /c /GR
class A {virtual void f();};
class B {virtual void f();};

void f() {
   A* pa = new A;
   B* pb = dynamic_cast<B*>(pa);   // fails at runtime, not safe;
   // B not derived from A
}

未能强制转换为指针类型的值是空指针。如果对引用类型的强制转换失败，会引发 bad_cast 异常。如果 expression 没有指向或引用有效对象，则会引发 __non_rtti_object 异常。

有关 __non_rtti_object 异常的说明，请参阅 typeid。

示例

下面的示例创建了基类（结构 A）指针，指向一个对象（结构 C）。这一点，加上有虚函数，可以实现运行时多形性。

此示例还调用层次结构中的非虚拟函数。

// dynamic_cast_8.cpp
// compile with: /GR /EHsc
#include <stdio.h>
#include <iostream>

struct A {
    virtual void test() {
        printf_s("in A\n");
   }
};

struct B : A {
    virtual void test() {
        printf_s("in B\n");
    }

    void test2() {
        printf_s("test2 in B\n");
    }
};

struct C : B {
    virtual void test() {
        printf_s("in C\n");
    }

    void test2() {
        printf_s("test2 in C\n");
    }
};

void Globaltest(A& a) {
    try {
        C &c = dynamic_cast<C&>(a);
        printf_s("in GlobalTest\n");
    }
    catch(std::bad_cast) {
        printf_s("Can't cast to C\n");
    }
}

int main() {
    A *pa = new C;
    A *pa2 = new B;

    pa->test();

    B * pb = dynamic_cast<B *>(pa);
    if (pb)
        pb->test2();

    C * pc = dynamic_cast<C *>(pa2);
    if (pc)
        pc->test2();

    C ConStack;
    Globaltest(ConStack);

   // fails because B knows nothing about C
    B BonStack;
    Globaltest(BonStack);
}

in C
test2 in B
in GlobalTest
Can't cast to C

另请参阅

强制转换运算符
 关键字

dynamic_cast 运算符

语法

备注

示例

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