C++ 如何在不使用 static_cast 或 dynamic_cast 的情况下从基类指针访问派生类成员？答案

【问题标题】：C++ How to access derived class member from base class pointer without using a static_cast or dynamic_cast?C++ 如何在不使用 static_cast 或 dynamic_cast 的情况下从基类指针访问派生类成员？
【发布时间】：2017-06-22 08:45:47
【问题描述】：

看到下面question，我问自己是否有更好的方法来解决这个问题，所以不需要演员表。考虑以下代码：

#include <iostream>

class Base
{
    public:
        virtual ~Base() {}
};

class Derived : public Base
{
    protected:
        int someVar = 2;

    public:
        int getSomeVar () {return this->someVar;}   
};


int main()
{
    Base    B = Base(); 
    Derived D = Derived();

    Base *PointerToDerived  = &D;
    Base *PointerToBase     = &B;

    std::cout << dynamic_cast<Derived*>(PointerToDerived)->getSomeVar() << "\n"; //this will work
    std::cout << dynamic_cast<Derived*>(PointerToBase)->getSomeVar() << "\n"; //this will create a runtime error

    return 0;

}

有没有更好的方法来设计这个，所以不需要强制转换并且可以避免这样的运行时错误？

【问题讨论】：

它不会产生运行时错误，它会表现出未定义的行为，可能导致运行时错误
查看visitor pattern
这完全取决于你真正想要做什么......“通过基类访问派生类属性。”可能会出现在许多情况下，其中许多情况可以通过良好的设计直接避免......因此，如果没有更多关于您真正目标的信息，将很难提供好的建议......
取决于你想做什么，最直接的解决方案可能只是虚函数
@nefas：我认为你是对的。访问者模式可能是处理这个问题的理想方式。你能举个例子吗？我无法绕过它。

标签： c++ pointers base dynamic-cast derived

【解决方案1】：

visitor pattern 使用双重分派，允许您使用特定于类的成员函数和成员变量（与通过层次结构可用的成员函数/变量相反）。

要实现访问者模式，您需要一个 visitor 和 visited 的层次结构（在您的示例中是 Base 和派生自 Base 的类）。用你的例子，它会给出类似的东西：

class Base
{
    public:
        virtual ~Base() {}
        virtual void visit(Visitor) = 0;
};

class Derived : public Base
{
    protected:
        int someVar = 2;

    public:
        int getSomeVar () {return this->someVar;}
        void visit(Visitor& v) {
            v.visit(this);
         }
};
class Visitor {
    public:
         void visit(Derived& d) {
              bar(d.someVar);
         }
};

访问者背后的想法是Derived 中的this 知道它是真实类型，而多态变量（Base& 或Base*）不知道。 OverridingBase::visit 允许您调用visit，他将向右侧发送Visitor::visit。

如果你不覆盖Base::visit，当在Base&（或Base*）上调用它时，它会在Base对象上调用函数（所以this的类型是Base* )。这就是为什么在示例中Base::visit 是抽象的，否则只会使错误更容易发生（例如忘记覆盖visit）。

在Base 层次结构中添加新类型（例如Derived2 类）时，您需要添加两个函数：Derived2::visit 和Visitor::visit(Derived2)（或Visitor::visit(Derived2&)）。

编辑

live example

【讨论】：

谢谢。在这种情况下，函数调用bar(d.someVar) 做了什么？
你可以用你想要的替换它。这只是为了表明您可以使用不是类层次结构的成员函数或变量。
好的，我想我明白了。我可以只使用返回类型int 的函数virtual int visit(Visitor) = 0;，然后将实现更改为visit(Derived& d) {return d.getSomeVar;}。派生自Base 的所有其他类都有自己的visit 函数实现，而我在class visitor 中添加了重载。非常感谢。
或者我当然可以做到，就像你指出的那样，随心所欲。
我添加了一个活生生的例子。你可以让visit返回一个int，但你不能让Base::visit返回一个不同于Derived::visit的类型，因为它不会导致覆盖。

【解决方案2】：

是的，你可以在没有任何转换的情况下做到这一点：

class Base
{
    public:
        virtual ~Base() {}
        virtual int getSomeVar () = 0;
};

class Derived : public Base
{
    protected:
        int someVar = 2;

    public:
        virtual int getSomeVar () {return this->someVar;}   
};

int main()
{
//    Base    B = Base(); // will not compile, therefore you're safe
    Derived D = Derived();

    Base *PointerToDerived  = &D;
//    Base *PointerToBase     = &B;

    std::cout << PointerToDerived->getSomeVar() << "\n"; // no cast needed

    return 0;

}

如果您还希望能够构造 Base 类，您可以只提供该方法的“默认”实现，而不是让它纯虚拟。

（另外，在这种特殊情况下，方法应该是const）

【讨论】：

我正在起草相同的答案
你必须小心这个解决方案，因为它很容易做一个糟糕的设计，比如添加一个带有string somevar2 成员的Derived2 类，并在Base 中添加一个getSomevar2，即使它Derived 拥有 getSomeVar2 是没有意义的

【解决方案3】：

如果我理解正确，您想在基类上调用派生类的函数。这没有很好的定义。

相反，您可以在基类中声明一个虚函数，该虚函数将被派生类覆盖。有关详细信息，请参阅 Why do we need Virtual Functions in C++? 和 Wikipedia: Virtual Function。

【讨论】：

【解决方案4】：

您可以在这里应用一个不错的“功能性”可重复使用技巧：

template<typename Interface, typename Class, typename Function>
void with(Class * anObject, Function f) {
   if (auto * i = dynamic_cast<Interface*>(anObject))
     f(*i);
}

用法：

with<Derived>(PointerToBase, [](auto &derived) {
  std::cout << derived.getSomeVar() << "\n"; // wont be called
}
with<Derived>(PointerToDerived, [](auto &derived) {
  std::cout << derived.getSomeVar() << "\n"; // will be called
}

http://cpp.sh/9vzis 的示例

【讨论】：

【解决方案5】：

避免运行时错误。

Derived* derived = dynamic_cast<Derived*>(PointerToBase);
if (derived != NULL) {
    std::cout << ->getSomeVar() << "\n"; 
}

当然，您不能将Base 转换为Derived。

【讨论】：