[翻译] Effective C++, 3rd Edition, Item 27: 最少化 casting（强制转型）（下）

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翻译最新推荐文章于 2026-11-12 10:51:13 发布 2.6k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

在深入探究 dynamic_cast 的设计意图之前，值得留意的是多数 dynamic_cast 的实现都相当慢。例如，至少有一种通用的实现部分地基于对 class names（类名）进行 string comparisons（字符串比较）。如果你在位于一个 single-inheritance hierarchy（单继承体系）四层深处的一个 object 上执行 dynamic_cast，在这样一个实现下的每一个 dynamic_cast 都要付出相当于四次调用 strcmp 来比较 class names（类名）的成本。对于一个更深的或使用了 multiple inheritance（多继承）的 hierarchy（继承体系），付出的代价会更加昂贵。一些实现用这种方法工作是有原因的（它们不得不这样做以支持 dynamic linking（动态链接））。尽管如此，除了在普遍意义上警惕 casts（强制转型）外，在性能敏感的代码中，你应该特别警惕 dynamic_casts。

对 dynamic_cast 的需要通常发生在这种情况下：你要在一个你确信为 derived class object（派生类对象）上执行 derived class operations（派生类操作），但是你只能通过一个 pointer- or reference-to-base（基类指针或引用）来操控这个对象。有两个普通方法可以避免这个问题。

第一个，直接使用存储着指向 derived class objects（派生类对象）的指针（通常是智能指针——参见 Item 13）的 containers（容器），从而消除通过 base class interfaces（基类接口）操控这个 objects 的需要。例如，如果在我们的 Window/SpecialWindow 继承体系中，只有 SpecialWindows 支持 blinking，对于这样的做法：

class Window { ... };

class SpecialWindow: public Window {
public:
void blink();
...
};
typedef // see Item 13 for info
std::vector<std::tr1::shared_ptr<Window> > VPW; // on tr1::shared_ptr

VPW winPtrs;

...

for (VPW::iterator iter = winPtrs.begin();         // undesirable code:
     iter != winPtrs.end();                        // uses dynamic_cast
     ++iter) {
if (SpecialWindow *psw = dynamic_cast<SpecialWindow*>(iter->get()))
     psw->blink();
}

设法用如下方法代替：

typedef std::vector<std::tr1::shared_ptr<SpecialWindow> > VPSW;

VPSW winPtrs;

...

for (VPSW::iterator iter = winPtrs.begin();        // better code: uses
     iter != winPtrs.end();                        // no dynamic_cast
     ++iter)
(*iter)->blink();

当然，这个方法不允许你在同一个容器中存储指向全部可能存在的 Window 的 derivatives（派生物）的指针。为了与不同的窗口类型一起工作，你可能需要多个 type-safe containers（类型安全容器）。

一个可以让你通过一个 base class interface（基类接口）操控全部可能存在的 Window 的 derivatives（派生物）的可选方法，就是在这个 base class（基类）中提供让你做你要做的事情的 virtual functions（虚函数）。例如，尽管只有 SpecialWindows 能 blink，在 base class（基类）中声明这个函数，并提供一个什么都不做的缺省实现或许是有意义的：

class Window {
public:
virtual void blink() {}                       // default impl is no-op;
...                                           // see Item 34 for why
};                                              // a default impl may be
                                                // a bad idea

class SpecialWindow: public Window {
public:
virtual void blink() { ... } // in this class, blink
... // does something
};

typedef std::vector<std::tr1::shared_ptr<Window> > VPW;

VPW winPtrs;                                    // container holds
                                                // (ptrs to) all possible
...                                             // Window types

for (VPW::iterator iter = winPtrs.begin();
     iter != winPtrs.end();
     ++iter)                                    // note lack of
(*iter)->blink();                             // dynamic_cast

无论哪种方法——使用 type-safe containers（类型安全容器）或在 hierarchy（继承体系）中上移 virtual functions（虚函数）——都不是到处适用的，但在很多情况下，它们提供了 dynamic_casting 之外的可行的候选方法。当它们可用时，你应该加以利用。

你应该绝对避免的一件东西就是包含了级联 dynamic_casts 的设计，也就是说，看起来类似这样的任何东西：

class Window { ... };

... // derived classes are defined here

typedef std::vector<std::tr1::shared_ptr<Window> > VPW;

VPW winPtrs;

...

for (VPW::iterator iter = winPtrs.begin(); iter != winPtrs.end(); ++iter)
{
if (SpecialWindow1 *psw1 =
dynamic_cast<SpecialWindow1*>(iter->get())) { ... }

else if (SpecialWindow2 *psw2 =
dynamic_cast<SpecialWindow2*>(iter->get())) { ... }

else if (SpecialWindow3 *psw3 =
dynamic_cast<SpecialWindow3*>(iter->get())) { ... }

...
}

这样的 C++ 会生成又大又慢的代码，而且很脆弱，因为每次 Window class hierarchy（类继承体系）发生变化，所有这样的代码都要必须被检查，以确认是否需要更新。（例如，如果增加了一个新的 derived class（派生类），在上面的级联中或许就需要加入一个新的条件分支。）看起来类似这样的代码应该总是用基于 virtual function calls（虚函数调用）的某种东西来替换。

好的 C++ 极少使用 casts（强制转型），但在通常情况下完全去除也不实际。例如，第 118 页从 int 到 double 的 cast（强制转型），就是对 cast（强制转型）的合理运用，虽然它并不是绝对必要。（那些代码可以被重写为，声明一个新的 double 类型的变量，并用 x 的值进行初始化。）就像最可疑的结构成分，casts（强制转型）应该被尽可能地隔离，典型情况是隐藏在函数内部，用函数的接口保护调用者远离内部的污秽的工作。

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