Язык программирования C++. Пятое издание - Стенли Липпман

Вызов деструктора удаляет объект, но не освобождает память.

19.2. Идентификация типов времени выполнения

Идентификацию типов времени выполнения (run-time type identification RTTI) обеспечивают два оператора.

• Оператор typeid, возвращающий фактический тип заданного выражения.

• Оператор dynamic_cast, безопасно преобразующий указатель или ссылку на базовый тип в указатель или ссылку на производный.

Будучи примененными к указателям или ссылкам на тип с виртуальными функциями, эти операторы используют динамический тип (см. раздел 15.2.3) объекта, с которым связан указатель или ссылка.

Эти операторы полезны в случае, когда в производном классе имеется функция, которую необходимо выполнить через указатель или ссылку на объект базового класса, и эту функцию невозможно сделать виртуальной. Обычно по возможности лучше использовать виртуальные функции. Когда применяется виртуальная функция, компилятор автоматически выбирает правильную функцию согласно динамическому типу объекта.

Но определить виртуальную функцию не всегда возможно. В таком случае может пригодиться один из операторов RTTI. С другой стороны, эти операторы более склонны к ошибкам, чем виртуальные функции-члены: разработчик должен знать, к какому типу следует привести объект, и обеспечить проверку успешности приведения.

Динамическое приведение следует использовать осторожно. При каждой возможности желательно создавать и использовать виртуальные функции, а не прибегать к непосредственному управлению типами.

19.2.1. Оператор dynamic_cast

Оператор dynamic_cast имеет следующую форму:

dynamic_cast<тип*>(е)

dynamic_cast<тип&>(е)

dynamic_cast<тип&&>(е)

где тип должен быть типом класса, у которого (обычно) есть виртуальные функции. В первом случае е — допустимый указатель (см. раздел 2.3.2); во втором — l-значение, а в третьем — не должен быть l-значением.

Во всех случаях тип указателя е должен быть либо типом класса, открыто унаследованным от типа назначения, либо открытым базовым классом типа назначения, либо самим типом назначения. Если указатель е будет одним из этих типов, то приведение окажется успешным. В противном случае приведение закончится ошибкой. При неудаче приведения к типу указателя оператор dynamic_cast возвращает 0. При неудаче приведения к типу ссылки он передает исключение типа bad_cast.

Приведение dynamic_cast для типа указателя

Для примера рассмотрим класс Base, обладающий по крайней мере одной виртуальной функцией-членом, и класс Derived, открыто унаследованный от класса Base. Если имеется указатель bp на класс Base, то во время выполнения можно привести его к указателю на тип Derived следующим образом:

if (Derived *dp = dynamic_cast<Derived*>(bp)) {

 // использование объекта Derived, на который указывает dp

} else { // bp указывает на объект Base

 // использование объекта Base, на который указывает dp

}

Если bp указывает на объект класса Derived, то приведение инициализирует указатель dp так, чтобы он указывал на объект класса Derived, на который указывает указатель bp. В данном случае для кода в операторе if вполне безопасно использовать функции класса Derived. В противном случае результатом приведения будет 0. Если указатель dp нулевой, условие оператора if не выполняется. В этом случае блок директивы else осуществляет действия, соответствующие классу Base.

Оператор dynamic_cast применим и к нулевому указателю; результат — пустой указатель требуемого типа.

Обратите внимание на то, что указатель dp определен в условии. При определении переменной в условии приведение и соответствующая проверка осуществляются как единая операция. Кроме того, указатель dp недоступен вне оператора if. Если приведение потерпит неудачу, то несвязанный указатель не будет доступен для использования в последующем коде, где уже будет забыто успешно ли приведение или нет.

Выполнение оператора dynamic_cast в условии гарантирует, что приведение и проверка его результата будут осуществлены в одном выражении.

Приведение dynamic_cast для типа ссылки

Приведение dynamic_cast для ссылочного типа отличается от такового для типа указателя способом сообщения об ошибке. Поскольку нет такого понятия, как пустая ссылка, для них невозможно использовать ту же стратегию сообщений об ошибке, что и для указателей. Когда приведение к ссылочному типу терпит неудачу, передается исключение std::bad_cast, определенное в библиотечном заголовке typeinfo.

Предыдущий пример можно переписать так, чтобы использовать ссылки следующим образом:

void f(const Base &b) {

 try {

  const Derived &d = dynamic_cast<const Derived&>(b);

  // использование объекта Derived, на который ссылается b

 } catch (bad_cast) {

  // обработка события неудачи приведения

 }

}

Упражнения раздела 19.2.1

Упражнение 19.3. С учетом следующей иерархии классов, где каждый класс определяет открытый стандартный конструктор и виртуальный деструктор:

class A {/*...*/};

class В : public A { /* ... */ };

class С : public В { /* ... */ };

class D : public В, public A { /* ... */ };

укажите ошибочные операторы dynamic_cast (если таковые имеются).

(a) A *pa = new C;

    В *pb = dynamic_cast<B*>(pa);

(b) В *pb = new В;

    C *pc = dynamic_cast<C*>(pb);

(c) A *pa = new D;

    В *pb = dynamic_cast<B*>(pa);

Упражнение 19.4. Используя классы, определенные в первом упражнении, перепишите следующий код так, чтобы преобразовать выражение *pa в тип C&:

if (C *pc = dynamic_cast<C*>(pa))

 // используются члены класса С

} else {

 // используются члены класса A

}

Упражнение 19.5. Когда стоит использовать оператор dynamic_cast вместо виртуальной функции?

19.2.2. Оператор typeid

Второй оператор поддержки RTTI — это оператор typeid. Оператор typeid позволяет выяснить текущий тип объекта.

Выражение typeid имеет форму typeid(е), где е — любое выражение или имя типа. Результатом оператора typeid является ссылка на константный объект библиотечного типа type_info или типа, открыто производного от него. В разделе 19.2.4 этот тип рассматривается более подробно. Класс type_info определен в заголовке typeinfo.

Оператор typeid применим к выражениям любого типа. Как обычно, спецификатор const верхнего уровня (см. раздел 2.4.3) игнорируется, и если выражение является ссылкой, то оператор typeid возвращает тип, на который ссылается ссылка. Но при применении к массиву или функции стандартное преобразование в указатель (см. раздел 4.11.2) не осуществляется. Таким образом, результат выражения typeid(a), где а является массивом, описывает тип массива, а не тип указателя.

Когда операнд не имеет типа класса или является классом без виртуальных функций, оператор typeid возвращает статический тип операнда. Когда операнд является l-значением типа класса, определяющим по крайней мере одну виртуальную функцию, тип результата вычисляется во время выполнения.

Использование оператора typeid

Чаще всего оператор typeid используют для сравнения типов двух выражений или для сравнения типа выражения с определенным типом:

Derived *dp = new Derived;

Base *bp = dp; // оба указателя указывают на объект Derived

// сравнить типы двух объектов во время выполнения

if (typeid(*bp) == typeid(*dp)) {

 // bp и dp указывают на объекты того же типа

}

// проверить, совпадает ли тип времени выполнения с указанным типом

if (typeid(*bp) == typeid(Derived)) {

 // bp на самом деле указывает на класс Derived

}

В первом операторе if сравниваются динамические типы объектов, на которые указывают указатели bp и dp. Если оба указателя указывают на тот же тип, то условие истинно. Точно так же второй оператор if истин, если указатель bp в настоящее время указывает на объект класса Derived.