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c++之我应该在任何时候使用 dynamic_cast 进行向下转换吗

2024年11月01日10haluo1

我注意到当以下操作是非多态时,编译器会优化一些 dynamic_cast,例如以下代码:

 
#include <iostream> 
 
using namespace std; 
 
struct A 
{ 
    virtual ~A() = default; 
    virtual int f() 
    { 
        return 1; 
    }; 
    virtual int g() = 0; 
}; 
 
struct B : A 
{ 
    int g() const 
    { 
        return 2; 
    } 
    int g() override 
    { 
        return 3; 
    } 
    int h() 
    { 
        return 4; 
    } 
}; 
 
int main() 
{ 
    A*   p  = new B(); 
    auto u  = p->f(); 
    auto v1 = static_cast<B*>(p)->f(); 
    auto v2 = dynamic_cast<B*>(p)->f(); 
    auto w  = p->g(); 
    auto x1 = static_cast<const B*>(p)->g(); 
    auto x2 = dynamic_cast<B*>(p)->g(); 
    auto x3 = dynamic_cast<const B*>(p)->g(); 
    auto y  = dynamic_cast<B*>(p)->h(); 
    cout << u << v1 << v2 << w << x1 << x2 << x3 << y << endl; 
    delete p; 
    return 0; 
} 
 

只有两个使用 g++ -O2 编译的 dynamic_cast 调用,这意味着它等于 static_cast,所以我应该总是使用 dynamic_cast 进行向下转换而不需要考虑额外的开销吗?

请您参考如下方法:

dynamic_cast 的主要问题是它们非常缓慢和复杂。编译器确实可以在编译时知道实际类型时对其进行优化,但并非总是如此。从技术上讲,如果编译器知道如何正确执行,您的代码应该有 0 个动态转换。所以不要太相信编译器使用的确切优化机制。

您的代码的某些部分可能已经通过滥用未定义的行为进行了优化。例如:

dynamic_cast<B*>(p)->f();  
// this is optimized instantly to p->f();  
// if dynamic_cast returns nullptr it would be undefined behavior IIRC,  
// so optimizer can assume that the cast is successful and it becomes equivalent to 
// static_cast<B*>(p)->f() after optimization, 
// regardless of whether p is actually of type B or not 

一般来说,很难提供关于动态转换的具体方法,如果性能允许,总是动态转换向下转换。不这样做可能是未定义的行为和安全漏洞。

如果您不能保证派生类属于这种特定类型 - 您别无选择,只能使用动态转换。

如果您有保证但代码中可能存在错误,请考虑在内部使用动态转换创建静态断言,并在优化版本中使用静态转换。