dynamic_cast 的描述不够严谨

[Mq-b]

写的是：

dynamic_cast
用于多态类型的转换
执行行运行时类型检查
只适用于指针或引用
对不明确的指针的转换将失败（返回 nullptr），但不引发异常
可以在整个类层次结构中移动指针，包括向上转换、向下转换

dynamic_cast< 新类型 >( 表达式 )
如果 表达式 是到多态类型 Base 的指针或引用，且 新类型 是到 Derived 类型的指针或引用，那么会进行运行时检查。

除此之外其他时候基本上是没有这种额外开销的。

并且它也可以用作其他的转换。

struct X { };
struct Y :X {};

int main() {
    Y* y = new Y;
    auto p = dynamic_cast<X*>(y); // 无虚函数 子类转父类，毫无问题。
    auto p2 = static_cast<X*>(y); // 同
}

无虚函数，自然没有所谓的运行时检查。

当然了，没开销的时候说明不该使用 dynamic_cast。

感觉应该改成

dynamic_cast
dynamic_cast 常用于多态类型的转换，如果是多态类型的话：
执行行运行时类型检查
只适用于指针或引用
对不明确的指针的转换将失败（返回 nullptr），但不引发异常
如果转型失败且 新类型 是引用类型，那么它会抛出与类型 std::bad_cast 的处理块匹配的异常
可以在整个类层次结构中移动指针，包括向上转换、向下转换

[GeeLaw]

我觉得采用“运行时检查”的概念就很不好，混淆了语义和实现，应该抛弃之。

dynamic_cast<T *>(v) 的良构问题，忽略 cv 限定和转换为 void * 的话：

• 如果 T 不是完整类类型或者 v 的类型不是指向完整类类型的指针，则非良构；
• 如果转换类不变，则良构；
• 如果从派生类到基类：
  • 如果基类无歧义且可访问，则良构；
  • 否则，非良构；
• 其他情况：
  • 如果 v 的类型是指向多态类型的指针，则良构；
  • 否则，非良构。

良构情况的语义问题（C++ 现行标准的文本写得很复杂，因为引入了“运行时检查”的概念，下面这个版本等效）：

1. 如果 v 是 nullptr 则结果是 nullptr，否则继续；
2. 找出 v 的最派生对象 u；
3. 找出 u 的所有 T 基类子对象 t_1, ..., t_n；
4. 若存在惟一的 1<=i<=n 使 t_i 和 v 有基类子对象关系（t_i 是 v 的基类子对象或 v 是 t_i 的基类子对象或 v 就是 t_i），则结果是指向 t_i 的指针（这里不需要 n=1）；
5. 否则，若 n=1，则结果是指向 t_1 的指针；
6. 否则，结果是 nullptr。

C++ 标准的规定：

• 除了类不变、派生类到基类，都要求多态类型；
• 除了类不变、派生类到基类、任意类到 void *、从 nullptr 转换，都算是“运行时检查”。

这里的重点在于：

• 从多态类型出发的转换不一定有“运行时检查”，比如从多态类型到它的基类；
• “运行时检查”不一定是从基类到派生类，也可以是表面上没有继承关系的类。

因此

dynamic_cast< 新类型 >( 表达式 )
如果 表达式 是到多态类型 Base 的指针或引用，且 新类型 是到 Derived 类型的指针或引用，那么会进行运行时检查。

这个说法不够全面。而

如果是多态类型的话：
执行行运行时类型检查

这个说法和现行 C++ 标准不一致。

最后，从实现效率考虑，假设编译器对 v 的情况一无所知，并采用通常的实现：

1. 如果类不变，则没有任何运行时开销；
2. 如果是从派生类到非 virtual 基类，且基类的 offset 是 0，则没有任何运行时开销；
3. 如果是从派生类到非 virtual 基类，且基类的 offset 不是 0，则运行时需要判断 nullptr 并条件加减数；
4. 如果是从派生类到 virtual 基类，则运行时需要判断 nullptr 并进行某些 indirection，这个开销可能比 5 低，也可能和 5 一起处理；
5. 如果是其他转换，则会有较高的运行时开销。

---

仓库原文里

对不明确的指针的转换将失败

这句话本身就很不明确：

• 类不变、派生类到基类，和最派生对象的其他基类子对象没有关系；
• 基类到派生类，因为语义里步骤 4 的规则，如果 v 指向的对象确实是某个派生类对象的一部分，则以被转换的指针所指向的对象为基类子对象的情况优先，这时最派生对象可以含有其他 T 基类子对象；
• 其他情况，最派生对象必须有惟一的 T 基类子对象。

应该特别注意，从基类到派生类，有两种模式（取决于 v 具体指向最派生对象的哪个基类子对象）。

仓库原文里

可以在整个类层次结构中移动指针，包括向上转换、向下转换

不够全面——可以向上、向下、旁支转换。

---

还应该注意，派生类转基类，如果基类是 virtual 无歧义可访问，那么 static_cast 不可以，但 dynamic_cast 可以，此时也不需要派生类是多态类型（具有 virtual 基类并不会导致类型成为多态类型，只有 virtual 函数才会导致）。

[w272628569]

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[w540665710]

您好，您所发送的邮件我已收到，但并不能代表着邮件已被读取或被正确理解。

[DaweiWangBIT]

信已收到，谢谢~~~

[Mq-b]

除了类不变、派生类到基类、任意类到 void *、从 nullptr 转换，都算是“运行时检查”。

学到了🤣。

不过能详细聊一下嘛，以及

“运行时检查”不一定是从基类到派生类，也可以是表面上没有继承关系的类

能举个例子嘛？

@GeeLaw

[dynilath]

其实另外一部分就提到了

不够全面——可以向上、向下、旁支转换。

如下：

struct B1 { virtual f1();};
struct B2 { virtual f2();};
struct D: B1, B2 {};

void fun(B1 *p) {
    auto p = dynamic_cast<B2*>(p);
}

此处从B1*向B2*的sidecast就是

“运行时检查”不一定是从基类到派生类，也可以是表面上没有继承关系的类

这个转换要藉由struct D这样的旁支选择无歧义的时候才能进行

[GeeLaw]

@Mq-b 后面问题的例子：

struct B1 { virtual ~B1(); };
struct B2 { };
struct D : B1, B2 { };

D d;
B1 *b1 = &d;
// B1 和 B2 表面上没有继承关系
// b1 是 B1 * 而 B1 是多态类型
// b1 指向对象的最派生对象是 d
// d 里面的 b1 是公开基类 B1 的子对象
// d 有无歧义基类 B2 且 B2 是 D 的公开基类
// 转换得到这个 B2 基类子对象的指针
B2 *b2 = dynamic_cast<B2 *>(b1);

@dynilath 的例子没有体现 B2 不需要是多态类型，另外

这个转换要藉由struct D这样的旁支选择无歧义的时候才能进行

准确来说，是不考虑访问性时选择无歧义且基类关系公开，注意有惟一公开基类、不惟一基类的时候，转换失败。

第一部分的问题，单纯是 C++ 标准，见 expr.dynamic.cast，下面假设 dynamic_cast<C *>(v) 且 v 是 V * 且 C 和 V 都是完整类类型且 v 不等于 nullptr，无关的内容都略：

1. 略；
2. 略；
3. 如果 C 就是 V，则结果是 v；
4. 如果 C = B 是 V = D 的基类，那么结果是 v 的惟一 B 基类子对象；如果 D 的基类 B 歧义或者不可访问，则程序非良构；
5. 否则，V 必须是多态类型；
6. 略（从 nullptr 转换）；
7. 略（转换到 void *）；
8. 进行“运行时检查”，设 v 指向对象的最派生对象是 u：
   a. 如果 v 指向 u 的某个 C 基类子对象 c 的某个公开基类子对象（用 v <= c <= u 表示），且不存在不是 c 的 c' 使 v <= c' <= u 且 c' 是 C，则结果是指向 c 的指针；
   b. 如果 v 指向 u 的某个公开基类子对象，且 u 具有惟一的 C 基类子对象 c，且 C 是公开基类，则结果是指向 c 的指针；
9. 略。

这里比较变态的点是关于 public 和可访问性的细节，我的“等效”表述里面忘记考虑。But still, 这个标准相当难读，而且有不少“陷阱”。

上面的叙述里“运行时检查”排除了 2、3、6、7。

[frederick-vs-ja]

考虑到“运行时检查”出现在标准文本中，我们是不是该考虑下提个编辑 issue？@GeeLaw

[GeeLaw]

我懒，而且这只是不幸的选词，而不是技术问题。

[frederick-vs-ja]

而且这只是不幸的选词，而不是技术问题。

……正因此我建议通过 editorial issue 处理，如果是技术问题反而不该这么做。