使用 dynamic_cast 进行运行时类型识别

Question

在阅读 Essential c++ 第 5.10 章运行时类型识别时，我遇到了一个问题。我先介绍一下背景。有一个名为num_sequence 的基类和一个派生自num_sequence 的类Fibonacci。在基类中，有一个名为gen_elems 的虚函数，派生类有自己的定义。

以下内容来自本书。

Fibonacci fib;
num_sequence *ps = &fib;
ps->gen_elems(64);

我们知道 gen_elems() 的斐波那契实例将被调用。 然而，尽管我们从这个测试中知道 ps 解决了斐波那契 类对象，尝试调用 Fibonacci 实例 gen_elems() 直接通过 ps 会导致编译时错误：

ps->斐波那契::gen_elems(64); //给出编译时错误

ps 不知道它所寻址的对象的类型，即使我们和 typeid 和虚函数机制知道。

要调用 gen_elems() 的 Fibonacci 实例，我们必须指示编译器将 ps 转换为 Fibonacci 类型的指针。 static_cast 和 dynamic_cast 都可以完成这项工作。

我被粗体字弄糊涂了。 ps->gen_elems(64) 实际上调用了gen_elems() 的斐波那契实例。为什么需要使用 static_cast 和 dynamic_cast 将其转换为斐波那契类型的指针？

Answer 1

在大多数情况下，您只需正常调用虚方法，并让多态根据需要调用最派生的实现即可。作者试图解释的是，也可以不经过多态直接调用虚方法的特定实现。

假设一个类派生自Fibonacci 以再次覆盖gen_elems()，但您不想调用该覆盖，您想调用Fibonacci 覆盖。通过在编译时将num_sequence指针转换为Fibonacci指针（或后代指针），它允许编译器访问Fiboncci vtable，因此它可以发出代码直接调用Fibonacci::gen_elems()（如果对象是在运行时指向的实际上不是Fibanocci 或后代的实例，您可能会崩溃/损坏您的应用程序。这无法在编译时验证）。

例如：

class num_sequence
{
public:
    virtual void gen_elems(int value)
    {
        std::cout << "num_sequence" << std::endl;
    }
};

class Fibonacci : public num_sequence
{
public:
  void gen_elems(int value)
  {
        std::cout << "Fibonacci" << std::endl;
  }
};

class SomethingElse : public Fibonacci
{
public:
  void gen_elems(int value)
  {
        std::cout << "SomethingElse" << std::endl;
  }
};

.

num_sequence ns;
Fibonacci fib;
SomethingElse se;
num_sequence *ps;

ps = &ns;
ps->gen_elems(64); // displays "num_sequence"

ps = &fib;
ps->gen_elems(64); // displays "Fibonacci"

ps = &se;
ps->gen_elems(64); // displays "SomethingElse"

ps->Fiboacci::gen_elems(64); // compiler error!

static_cast<Fibonacci*>(ps)->Fibonacci::gen_elems(64); // displays "Fibonacci"
static_cast<SomethingElse*>(ps)->Fibonacci::gen_elems(64); // displays "Fibonacci"

Fibonacci *pfib = dynamic_cast<Fibonacci*>(ps);
if (pfib != NULL)
{
    pfib->gen_elems(64); // displays "SomethingElse"
    pfib->Fibonacci::gen_elems(64); // displays "Fibonacci"
}