我应该使用 dynamic_cast<T> 进行复制吗？

Posted 2023-02-22

【中文标题】我应该使用 dynamic_cast<T> 进行复制吗？

【英文标题】：Should I be using dynamic_cast<T> for copying?

【发布时间】：2009-04-09 09:43:42

【问题描述】：

更新 1：

更正了废话代码！感谢cmets，我做了第一个sn-p的哈希，哎呀。

更新 2：

还更新了问题标题，因为已指出答案没有必要使用 dynamic_cast。

我在这里尝试实现的是使用强类型的深层复制；我希望能够将 Class2 复制到 Class2 的另一个实例；但是，我也想使用基础 Class1 中的 CopyTo 函数。这个想法来自我的 C# 经验，通常我只是将返回类型设为通用（参见 C# sn-p）。

void Class1::CopyTo(Class1 *c1)

    // Write data in to c1 from this instance.
    c1->exampleData = exampleData;


// Class2 inherits Class1
Class2 *Class2::Copy()

    Class2 *c2a = new Class2();
    CopyTo(c2a);

    Class2 *c2b = dynamic_cast<Class2*>(c2a);
    return c2a;

这就是我在 C# 中的方式：

public class Class1

    T Copy<T>()
        where T : Class1
    
        /* Can't remember the best way to do this in C#;
         * basically if T was Class2 this would need to create
         * a new instance of that class, and the same goes for
         * Class1. */         
        T copy = createNewInstance();

        // Copy the data from this to 'copy'.
        copy.exampleData = exampleData;

        return copy;
    

现在，和 C# sn-p 相比，C++ sn-p 感觉很臭。是否可以在没有指针的情况下执行此操作，或者这种方式是最佳实践？

【问题讨论】：

编辑后的代码仍然有点难以理解。对 CopyTo 的调用将崩溃，它传入一个未初始化的指针并调用它的方法。我确定这不是您的实际代码的工作方式，但您在这里所做的工作非常不清楚。

@r3n：正如 Dan Olson 所指出的，您的代码中有未定义的行为。您是否为内存管理而烦恼？你觉得 auto_ptr/unique_ptr 能解决这个问题吗？

我也会赶上潮流——抱歉，您更新的代码没有多大意义。特别是，CopyTo() 可能应该称为“CopyFrom()”，因为它不会更改其参数。无论发生什么，一旦 void* 出现，所有 dynamic_cast 的赌注都会被取消。

它现在执行从 Class2* 到 Class2* 的 dynamic_cast 吗？那是无操作。建议关闭、重新考虑和重新询问。

尝试在没有代码示例的情况下表达问题，然后添加一个全新的代码示例来说明问题。

【参考方案1】：

我不清楚你在问什么，但请注意，当你说：

 Class2 *c2 = dynamic_cast<Class2*>(c1);

强制转换的结果可能为 NULL，您必须对此进行检查。

【参考方案2】：

您应该在代码 sn-p 上多做一些工作。 GetSomethingCopy 正在创建一个 Class2 类型的指针，该指针被传递给 CopyTo。 CopyTo 尝试调用接收到的从未初始化过的指针的成员函数：segmentation fault and the program dies.

即使这没有杀死应用程序，您也试图将 dynamic_cast 从 Class2* 转换为 Class2*，这几乎什么都不做。如果您打算从 CopyTo 转换返回值，您必须知道您不能在 void* 上使用 dynamic_cast。您必须更改 CopyTo 签名以返回 Class1（以便您以后可以转换它）或在 void* 上使用 static_cast。

请注意，要么 Copy 是 Class1 中的虚函数，实际上在 Class2 中执行并创建了 Class2 对象，否则返回的元素将不是 Class2，而是 Class1。

CopyTo 方法的名称令人困惑，因为它不是将复制到参数，而是从参数复制。

毕竟，我仍然不知道你在问什么。您想在哪里使用堆栈内存？您可以将堆栈分配的元素传递给函数，但是将指针/引用返回到堆栈分配的元素又是一个分段错误：当函数结束时对象将被销毁，并且接收器将留下一个悬空的指针/引用。

现在，如果您的问题是关于是否可以在堆栈分配的元素上使用 dynamic_cast 的问题更具理论性，您可以（假设 Class2 继承自 Class1）：

void f()

   Class2 c2;
   Class1 &c1 = c2; // c1 is a Class1 reference to a Class2 object

   dynamic_cast<Class2&>(c1).class2method(); 
   // or:
   dynamic_cast<Class2*>(&c1)->class2method();

如果您更新代码，请在此答案中发表评论，以便我注意到并在今晚更正它。

【讨论】：

是的，你完全正确，我的错。我真的应该通过编译器运行它。现在应该有意义了……

您更正了 CopyTo 参数未初始化的问题，但其余问题仍然存在。

【参考方案3】：

我不确定您要实现什么，因为代码仍然没有多大意义。但是，我相信以下内容应该近似于您正在尝试做的事情。请注意，我不使用堆内存：这不是必需的，而且会泄漏内存。

template <typename T>
T Class1::Copy()

    T instance;
    CopyTo(&instance);
    return instance;

之所以有效，是因为您将指向instance 的（多态）指针传递给Class1 的CopyTo 方法。

然后你可以这样调用代码：

Class2 x1;
// Fill x1
Class2 x2 = x1.Copy<Class2>();

但是，此代码仍然 有异味，因为它不是惯用的 C++：在 C++ 中，您通常会编写一个复制构造函数。后期绑定的Copy 方法确实存在，但它们很少需要，而且上面不是后期绑定的（但您的 C# 代码也不是）。

【讨论】：

啊，所以我最好从构造函数中复制？那会更有意义......对吗？

重点是，在 C++ 中，x = y 的简单操作会进行复制，这与 C# 不同，因为所有变量都有值语义。所以，实现拷贝构造函数和赋值运算符是更好的解决方案。

我不太确定这个解决方案。对我来说，这个问题暗示了这个解决方案中丢失的虚拟克隆方法。如果是这样，你就无法避免指针。

@dribeas：C# 代码也不是虚拟克隆方法，它不会那样工作。事实上，代码是严格静态的。它所做的只是通过继承避免一些代码重复（这可能很好）。

【参考方案4】：

该代码没有任何意义...无论如何我“猜想”如果您不使用 void* 作为返回值，您可以使用静态转换？

好的，现在代码有意义了。

你不需要任何动态转换，它已经是 Class2 类型了。

【讨论】：

抱歉，已更新。这是我快速拼凑起来的伪代码。

【参考方案5】：

在您的 CopyTo 函数中，您将返回一个指向在堆栈上创建的对象的指针 - 这是不可能的，因为该指针指向的对象将在函数返回时被销毁。

在回答您的问题时，您可以在指针或引用上使用dynamic_cast。在您的情况下，我可能会使用 new 而不是在堆栈上分配要动态返回的对象，然后您可以安全地返回一个指针。但是，我倾向于将使用 dynamic_cast 视为潜在的代码异味，以及应该使用虚函数的标志。

【讨论】：

是的，感觉特别臭。我习惯了 C# 中的泛型类型，我只是想找到 C++ 的等价物。

C++ 中等价的泛型类型是模板。它们甚至有类似的尖括号符号，并且没有安全栏（非常强大，有时非常复杂）。或者你所说的“通用类型”到底是什么意思？

是什么让你说模板没有安全栏？它们在编译时被检查。与依赖于许多其他东西的运行时工件（其中的dynamic_cast）不同，模板在编译时进行验证。只是很难理解编译器的错误，但如果它编译它是安全的。

【参考方案6】：

不，dynamic_cast 仅适用于指针和引用。无论如何，您无法安全地返回您在堆栈上分配的任何内容，因此我不确定在这种情况下您打算如何修改代码。

【参考方案7】：

啊，现在问题很清楚了。从技术上讲，答案是否定的，不是 dynamic_cast，但我真的不明白你为什么想要它。看来你只是想要

void Class1::CopyTo(Class1& c1)

    // Write data in to c1 from this instance.
    c1.SomeIntValue = SomeIntValue;


// Class2 inherits Class1
Class2* Class2::Copy()

    Class2 *c2 = new Class2();
    CopyTo(*c2);
    return c2;

//or more idiomatic
Class2 Class2::Copy()

    Class2 c2
    CopyTo(c2);
    return c2;