我应该改变我的设计以防止动态转换吗？答案

【问题标题】：Should I change my design to prevent dynamic casts?我应该改变我的设计以防止动态转换吗？
【发布时间】：2013-03-21 15:12:39
【问题描述】：

我已经阅读了几个关于 C++ 中动态转换的帖子，所有的人都声称这表明设计不好。在其他语言中，我在检查对象的类型时从未考虑过太多。我从不使用它作为多态性的替代品，并且只有在强耦合似乎完全可以接受时才使用它。我经常遇到的其中一种情况：拥有一个对象列表（我在 C++ 中使用 std::vector），所有对象都派生自一个公共基类。该列表由允许知道不同子类的对象管理（通常是管理对象类中的私有类的小层次结构）。通过将它们保存在单个列表（数组、向量、..）中，我仍然可以从多态性中受益，但是当一个操作要作用于特定子类的对象时，我会使用动态转换或类似的东西。

在没有动态转换或我缺少的类型检查的情况下，是否有不同的方法来解决此类问题？我真的很好奇不惜一切代价避免这些的程序员会如何处理它们。

如果我的描述过于抽象，我可以用 C++ 编写一个简单的示例（编辑：见下文）。

class EntityContacts {
private:
  class EntityContact {
  private:
    virtual void someVirtualFunction() { };            // Only there to make dynamic_cast work
  public:
      b2Contact* m_contactData;
  };

  class InternalEntityContact : public EntityContact {
  public:
    InternalEntityContact(b2Fixture* fixture1, b2Fixture* fixture2){
        m_internalFixture1 = fixture1;
        m_internalFixture2 = fixture2;
    };

    b2Fixture* m_internalFixture1;
    b2Fixture* m_internalFixture2;
  };

  class ExternalEntityContact : public EntityContact {
  public:
    ExternalEntityContact(b2Fixture* internalFixture, b2Fixture* externalFixture){
        m_internalFixture = internalFixture;
        m_externalFixture = externalFixture;
    };

    b2Fixture* m_internalFixture;
    b2Fixture* m_externalFixture;
  };

  PhysicsEntity* m_entity;
  std::vector<EntityContact*> m_contacts;
public:
  EntityContacts(PhysicsEntity* entity)
  {
    m_entity = entity;
  }

  void addContact(b2Contact* contactData)
  {
    // Create object for internal or external contact
    EntityContact* newContact;
    if (m_entity->isExternalContact(contactData)) {
        b2Fixture* iFixture;
        b2Fixture* eFixture;
        m_entity->getContactInExFixtures(contactData, iFixture, eFixture);
        newContact = new ExternalEntityContact(iFixture, eFixture);
    }
    else
        newContact = new InternalEntityContact(contactData->GetFixtureA(), contactData->GetFixtureB());

    // Add object to vector
    m_contacts.push_back(newContact);
  };

  int getExternalEntityContactCount(PhysicsEntity* entity)
  {
    // Return number of external contacts with the entity
    int result = 0;
    for (int i = 0; i < m_contacts.size(); ++i) {
        ExternalEntityContact* externalContact = dynamic_cast<ExternalEntityContact*>(m_contacts[i]);
        if (externalContact != NULL && getFixtureEntity(externalContact->m_externalFixture) == entity)
            result++;
    }
    return result;
  }
};

这是我在使用 box2d 物理的游戏中用于碰撞检测的类的简化版本。我希望 box2d 的细节不会过多地分散我想要展示的内容。我有一个非常相似的类“事件”，它创建不同类型的事件处理程序，其结构相同（使用基类 EventHandler 的子类而不是 EntityContact）。

【问题讨论】：

在不知道您使用哪些其他语言的情况下，请注意，例如 Java 中的 instanceof 同样不受欢迎。有合法用途，但通常不遵循 OO 概念。从 OO 的角度来看，人们可能会问为什么管理器对象需要了解子类，是否应该抽象对特定子类的操作等等。
dynamic_cast 对我来说就像一个设计捷径。一切都可以从一个公共基类（class Base {};）派生并存储在一个列表中（std::list<Base> l）。但是当我们稍后使用dynamic_cast 时，它会导致几个问题：我们应该使用继承吗？还是我们已经足够抽象了？ - 我们还有其他可用的工具（模板和界面）

标签： c++ oop dynamic-cast

【解决方案1】：

至少在我看来，dynamic_cast 的存在是有原因的，而且有时使用它是合理的。这可能是其中之一。

鉴于您描述的情况，一个可能替代方法可能是在基类中定义更多您需要的操作，但将它们定义为（可能默默地）失败如果您为基类或其他不支持这些操作的类调用它们。

真正的问题是，以这种方式定义您的操作是否有意义。回到典型的基于动物的层次结构，如果你正在使用 Birds，Bird 类定义一个 fly 成员通常是明智的，对于少数不会飞的鸟，让它失败（理论上应该重命名为 attempt_to_fly 之类的东西，但这很少能完成很多事情。

如果您看到很多这种情况，这往往表明您的类中缺乏抽象——例如，您可能真的想要一个travel 成员，而不是fly 或attempt_to_fly，由个体动物决定是否通过游泳、爬行、步行、飞行等方式来做到这一点。

【讨论】：

【解决方案2】：

这个

但是当一个操作旨在作用于特定对象时子类我使用动态转换或类似的东西

听起来对象建模不正确。您有一个包含子类实例的列表，但它们并不是真正的子类，因为您不能以相同的方式对它们进行操作（Liskov 等）。

一种可能的解决方案是扩展您的基类，以便您拥有一组特定子类可以覆盖的无操作方法。但这听起来还是不太对。

【讨论】：

【解决方案3】：

这个问题很宽泛，所以需要考虑一些一般性要点：

这是该语言的一个特性，这意味着存在有效的用例。
一般来说，它本身没有好坏之分。
检查它是否是您的问题的正确解决方案。
了解替代方法来解决您的问题。
将其与其他语言进行比较应该包括 C++/C++11 的替代方案是否也可以在其他语言中使用的问题。
dynamic_cast 产生一定的成本。如果是关于运行时性能，请对照替代方案的成本进行检查。
检查是在运行时执行的，如果没有正确测试，这会产生一定的风险，即您会交付有缺陷的软件。通过静态类型检查，编译器可以帮助您，甚至保证不会发生某些问题/错误。

【讨论】：

【解决方案4】：

通常在这种情况下，您将管理的不是派生对象列表，而是引用实际派生对象的接口指针（或基指针）列表。每当您想对特定对象执行操作时，您都可以通过其接口/基类访问它，该接口/基类应该公开所有必需的功能。派生类应该用特定的实现覆盖暴露的基础功能。

【讨论】：

【解决方案5】：

使用 dynamic_cast 是想要实现像访问者或命令这样的设计模式的症状，所以我建议重构以使其明显

【讨论】：

【解决方案6】：

与任何被认为是糟糕编程的方法一样，总会有一些例外。当程序员说“某某是邪恶的，你永远不应该这样做”时，他们的真正意思是“几乎没有理由使用某某，所以你最好自己解释一下”。我自己从来没有遇到过dynamic_cast 是绝对必要的并且不能轻易重构的情况。但是，如果它完成了工作，那就这样吧。

由于我们不知道您的具体问题，我只能根据您告诉我们的内容提供建议。你说有一个多态基类型的容器。例如：

std::vector<Base*> bases;

如果您打算以特定于派生的方式使用放置到此容器中的任何对象，那么它并不是真正的基础对象容器，是吗？拥有一个指向Base 对象的指针容器的全部意义在于，您可以遍历它们并将它们全部视为Base 对象。如果您必须将dynamic_cast 转换为某些Derived 类型，那么您已经滥用了Base*s 的多态行为。

如果Derived 继承自Base，则Derived is-a Base。简单地说，如果你使用多态 Base 指针指向 Derived 类型，那么你应该只使用 Derived 使其成为 Base 的特性。

【讨论】：