C の `dynamic_cast` はどのように機能するのか、また C でシミュレートできるのか?

C でのdynamic_cast の解読

C でのdynamic_cast キーワードの理解は、複雑になる可能性があります。その本質を理解するのに役立つ単純化した例えを次に示します。

ポインタの static_cast とdynamic_cast

static_cast を、その 2 冊の本 (ポインタ タイプ) を厳密にチェックする細心の注意を払う図書館員として想像してください。同じ通路（クラス階層）に属します。ただし、そうでない場合は、リクエストが無効でキャストは実行できないことを丁寧に示唆します。

一方、dynamic_cast は、実行時に問題を調査する機知に富んだ探偵のようなものです。本 (オブジェクト) の実際の内容を調べて、それが目的の通路 (クラス) に属するかどうかを判断します。 「はい」の場合、その書籍への参照を返します。それ以外の場合、リクエストは無効であると判断され、null ポインタが返されます。

C の同等物

C には、dynamic_cast に直接相当するものはありません。ただし、シミュレートすることはできます。その機能は、ポインター演算と仮想関数の組み合わせを使用します。以下に例を示します。

#define DYNAMIC_CAST(DerivedType, BaseType, MemberFunc, Args) \
    ((DerivedType*) \
      (((BaseType*)this)->MemberFunc(Args) + sizeof(BaseType) - sizeof(DerivedType)))

このマクロは、派生型、基本型、vtable へのポインターを返すメンバー関数、および必要な引数を受け取ります。派生型の vtable 内のオブジェクト オフセットを計算し、それに応じてポインターを調整することで、基本ポインターを派生ポインターに動的にキャストします。

実際の例

struct Base {
    virtual const char* Identify() { return "Base"; }
};
struct Derived : Base {
    virtual const char* Identify() { return "Derived"; }
};

int main() {
    Base* base = new Derived();
    Derived* derived = DYNAMIC_CAST(Derived, Base, Identify, NULL);
    printf("Object type: %s\n", derived->Identify());
    return 0;
}

出力:

Object type: Derived

注: これシミュレーションは複数レベルの継承や抽象クラスを処理しないため、ある程度制限されます。ただし、これは、dynamic_cast の機能に近いものを提供するため、C でのその威力をよりよく理解できるようになります。

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