使用 static_cast 处理混合(基础和派生)对象的向量是否存在性能风险？(又名 "it this a dumb idea?" )

Are there performance risks for using static_cast to deal with a vector of mixed (base & derived) objects? (aka "it this a dumb idea?")

本文关键字：idea 性能 存在 dumb it 是否 又名 this 处理 混合 cast      更新时间：2023-10-16

给定gameObject的基类和animatedGameObject的派生类，我认为将它们的所有实例存储在std::vector中可能会很好。如果向量GameObjects被声明为gameObject*的基类型，则派生的对象实例需要强制转换。

示例：

vector<gameObject*> GameObjects;
gameObject A* = new gameObject( ...init... ); 
animatedGameObject B* = new animatedGameObject( ...init... );
GameObjects.push_back(A);
GameObjects.push_back(B);
// to access the animatedGameObject functions:
static_cast<animatedGameObject*>(GameObjects[1])->functionUniqueToAnimated();

像往常一样害怕，我求助于Scott Meyers（有效C++，第三版），他写的主题是：

许多程序员认为，强制转换只会告诉编译器将一种类型视为另一种类型，但这是错误的。任何类型的类型转换（通过强制转换显式转换或通过编译器隐式转换）通常都会导致在运行时执行代码

我已经读了两遍他的第27项：最小化施法，但鉴于我对此缺乏经验，我很难回答一个简单的问题"这是一件愚蠢的事情吗？"

我应该提到的是，它之所以是一件愚蠢的事情，有几个原因与调用static_cast无关。按重要性排序的问题是：

  1. 在上面的例子中，我没有看到使用static_cast可能存在的风险吗
  2. 对于这种方法，是否有比std::vector更好的数据结构？（如果有一个是显而易见的，我不会要求你为我做研究。）

这是我第一次在这里提问，所以在必要的时候提前道歉。

static_cast不是适用于作业的工具，除非您知道指针指向的是animatedGameObject而不是gameObject。您使用什么数据结构来存储这些信息？

在基指针之后确定派生对象的类型是动态调度或dynamic_cast的工作。在您的示例中，调用GameObjects[1]->draw()应该不带强制转换，因为draw应该是一个虚拟函数。否则，您可以使用dynamic_cast< animatedGameObject & >( * GameObjects[1] )断言该对象是动画游戏对象，如果不是，则抛出std::bad_cast异常。（这仍然需要class gameObject中的virtual函数，通常是其析构函数。）

但对多态派生类型执行static_cast是一种代码气味。

此外，您还询问std::vector对于这个用例是否是一个好的数据结构。它是，但不是"裸"指针的矢量。C++11现在提供了"智能指针"内存管理类，它们为您执行new和delete，使实际运算符几乎过时。对于这种情况，请查看std::unique_ptr。

  1. 若gameObjects[1]并没有动画化GameObject，应用程序（很可能）会惨死
  2. 如果draw（）是gameObject中存在的虚拟方法，则不需要转换

通常，将基类强制转换为派生类是不安全的。在这些情况下，使用dynamic_cast是有意义的。如果无法执行转换，Dynamic_cast将返回NULL。

有比更好的数据结构吗

好吧，如果你的gameObjects没有在其他地方自动删除，那么使用std::vector<std::shared_ptr<gameObject> >之类的东西可能是有意义的。然而，标准共享指针可能会引入隐藏的开销（额外的新/删除，在最坏的情况下，如果它们被设计为线程安全的，它们甚至可能引入多线程互斥锁），所以你应该确保这些开销与你的目标兼容。

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