c++ - 我应该在任何时候使用 dynamic_cast 进行向下转换吗？

Question

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？

Answer 1

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。