理解 C++ 中的 dynamic_cast: 安全的向下转型与向上转型

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8 months ago

C++ 中的 `dynamic_cast` 是什么？

用途

在运行时在多态类型之间安全地进行转换
通常用于将基类指针转换为派生类指针（向下转型）
使用 RTTI（运行时类型识别）进行类型检查

基本语法

Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(basePtr);

如果 basePtr 实际指向一个 Derived 对象，则转换成功
否则，返回 nullptr

转换失败的情况

指针转换： 如果实际对象不是目标类型，则返回 nullptr
引用转换： 如果失败，会抛出 std::bad_cast 异常

指针向下转型示例

class Entity {
    virtual ~Entity() {}
};

class Player : public Entity {};
class Enemy : public Entity {};

Entity* e = new Enemy;
Player* p = dynamic_cast<Player*>(e);

if (p) {
    // 可以安全使用 p
} else {
    // p 是 nullptr
}

引用向下转型示例

try {
    Entity& e_ref = *new Enemy;
    Player& p_ref = dynamic_cast<Player&>(e_ref);
} catch (const std::bad_cast& ex) {
    // 捕获异常
}

派生类转基类（向上转型）

总是安全的
是隐式进行的，不需要转换语法
不需要使用 dynamic_cast

向上转型示例

class Entity {
    virtual void say() {}
};

class Player : public Entity {
    void jump() {}
};

Player p;
Entity* e = &p;  // 隐式向上转型，安全
e-*gt;say();        // 正确
// e->jump();    // 错误：Entity 中没有 jump()

`dynamic_cast` 的使用条件

基类必须是多态类（至少有一个 virtual 函数）
只能用于指针或引用
编译器需启用 RTTI（大多数默认启用）

`static_cast` 与 `dynamic_cast` 比较

特性	`static_cast`	`dynamic_cast`
编译期检查	✅	❌
运行期安全	❌	✅
失败时可检测	❌（行为未定义）	✅（返回 nullptr 或抛出异常）
需要虚函数	❌	✅

总结

在处理多态类时，使用 dynamic_cast 进行类型安全的向下转型
对于指针转换，请检查是否为 nullptr；引用转换请使用 try-catch 捕获异常
派生类到基类的转换（向上转型）总是安全的，可隐式进行

C/C++编程

英文：Understanding dynamic_cast in C++: Safe Downcasting Explained

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C++ 中的 dynamic_cast 是什么？

用途

基本语法

转换失败的情况

指针向下转型示例

引用向下转型示例

派生类转基类（向上转型）

向上转型示例

dynamic_cast 的使用条件

static_cast 与 dynamic_cast 比较

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