std::static_pointer_cast, std::dynamic_pointer_cast, std::const_pointer_cast, std::reinterpret_pointer_cast

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std::shared_ptr
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观察器
(C++17)
(C++20 前*)
(C++26)
(C++26)
非成员函数
(C++20)
(C++20)
static_pointer_castdynamic_pointer_castconst_pointer_castreinterpret_pointer_cast
(C++17)
(C++20 前)(C++20 前)(C++20 前)(C++20 前)(C++20 前)(C++20)
函数 (C++26 前*)
辅助类
(C++20)
推导指引(C++17)
 
在标头 <memory> 定义
template< class T, class U >
std::shared_ptr<T> static_pointer_cast( const std::shared_ptr<U>& r ) noexcept;
 (1) (C++11 起)
template< class T, class U >
std::shared_ptr<T> static_pointer_cast( std::shared_ptr<U>&& r ) noexcept;
 (2) (C++20 起)
template< class T, class U >
std::shared_ptr<T> dynamic_pointer_cast( const std::shared_ptr<U>& r ) noexcept;
 (3) (C++11 起)
template< class T, class U >
std::shared_ptr<T> dynamic_pointer_cast( std::shared_ptr<U>&& r ) noexcept;
 (4) (C++20 起)
template< class T, class U >
std::shared_ptr<T> const_pointer_cast( const std::shared_ptr<U>& r ) noexcept;
 (5) (C++11 起)
template< class T, class U >
std::shared_ptr<T> const_pointer_cast( std::shared_ptr<U>&& r ) noexcept;
 (6) (C++20 起)
template< class T, class U >
std::shared_ptr<T> reinterpret_pointer_cast( const std::shared_ptr<U>& r ) noexcept;
 (7) (C++17 起)
template< class T, class U >
std::shared_ptr<T> reinterpret_pointer_cast( std::shared_ptr<U>&& r ) noexcept;
 (8) (C++20 起)

创建 std::shared_ptr 的新实例，其存储指针从 r 的存储指针用转型表达式获得。

若 r 为空，则新的 shared_ptr 亦然（但其存储指针不必为空）。否则，新的 shared_ptr 将与 r 的初始值共享所有权，但若 dynamic_pointer_cast 所进行的 dynamic_cast 返回空指针，则它为空。

令 Y 为 typename std::shared_ptr<T>::element_type，则将分别通过求值下列表达式，获得所得 std::shared_ptr 的存储指针：

1,2) static_cast<Y*>(r.get())
3,4) dynamic_cast<Y*>(r.get())。若 dynamic_cast 的结果是空指针值，则返回的 shared_ptr 将为空。
5,6) const_cast<Y*>(r.get())
7,8) reinterpret_cast<Y*>(r.get())

除非从 U* 到 T* 的对应转型良构，否则这些函数的行为未定义：

1,2) 若非 static_cast<T*>((U*)nullptr) 良构则行为未定义。
3,4) 若非 dynamic_cast<T*>((U*)nullptr) 良构则行为未定义。
5,6) 若非 const_cast<T*>((U*)nullptr) 良构则行为未定义。
7,8) 若非 reinterpret_cast<T*>((U*)nullptr) 良构则行为未定义。

调用右值重载 (2,4,6,8) 后，r 为空且 r.get() == nullptr，但对于 dynamic_pointer_cast (4)，若 dynamic_cast 失败则不修改 r。

(C++20 起)

参数

r - 要转换的指针

注解

表达式 std::shared_ptr<T>(static_cast<T*>(r.get()))、std::shared_ptr<T>(dynamic_cast<T*>(r.get())) 及 std::shared_ptr<T>(const_cast<T*>(r.get())) 看起来可能拥有相同效果，但它们全都很可能导致未定义行为，试图二次删除同一对象！

可能的实现

static_pointer_cast 
template<class T, class U>
std::shared_ptr<T> static_pointer_cast(const std::shared_ptr<U>& r) noexcept
{
    auto p = static_cast<typename std::shared_ptr<T>::element_type*>(r.get());
    return std::shared_ptr<T>{r, p};
}
dynamic_pointer_cast 
template<class T, class U>
std::shared_ptr<T> dynamic_pointer_cast(const std::shared_ptr<U>& r) noexcept
{
    if (auto p = dynamic_cast<typename std::shared_ptr<T>::element_type*>(r.get()))
        return std::shared_ptr<T>{r, p};
    else
        return std::shared_ptr<T>{};
}
const_pointer_cast 
template<class T, class U>
std::shared_ptr<T> const_pointer_cast(const std::shared_ptr<U>& r) noexcept
{
    auto p = const_cast<typename std::shared_ptr<T>::element_type*>(r.get());
    return std::shared_ptr<T>{r, p};
}
reinterpret_pointer_cast 
template<class T, class U>
std::shared_ptr<T> reinterpret_pointer_cast(const std::shared_ptr<U>& r) noexcept
{
    auto p = reinterpret_cast<typename std::shared_ptr<T>::element_type*>(r.get());
    return std::shared_ptr<T>{r, p};
}

示例

运行此代码
#include <iostream>
#include <memory>
 
class Base
{
public:
    int a;
    virtual void f() const { std::cout << "我是基类!\n"; }
    virtual ~Base() {}
};
 
class Derived : public Base
{
public:
    void f() const override { std::cout << "我是派生类!\n"; }
    ~Derived() {}
};
 
int main()
{
    auto basePtr = std::make_shared<Base>();
    std::cout << "基类指针说: ";
    basePtr->f();
 
    auto derivedPtr = std::make_shared<Derived>();
    std::cout << "派生类指针说: ";
    derivedPtr->f();
 
    // 沿类层次向上的 static_pointer_cast
    basePtr = std::static_pointer_cast<Base>(derivedPtr);
    std::cout << "指向派生类的基类指针说: ";
    basePtr->f();
 
    // 沿类层次向下/跨类层次的 dynamic_pointer_cast
    auto downcastedPtr = std::dynamic_pointer_cast<Derived>(basePtr);
    if (downcastedPtr)
    {
        std::cout << "向下转型的指针说: ";
        downcastedPtr->f();
    }
 
    // 所有指向派生类的指针都共享所有权
    std::cout << "指向底层派生类的指针数量: "
              << derivedPtr.use_count()
              << '\n';
}

输出： 

基类指针说: 我是基类!
派生类指针说: 我是派生类!
指向派生类的基类指针说: 我是派生类!
向下转型的指针说: 我是派生类!
指向底层派生类的指针数量: 3

参阅

 构造新的 shared_ptr
(公开成员函数)
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