C++多态类、虚函数和性能转换

Question

我有以下类：

class State
{
  protected:
    Vec3D accel;
    Vec3D gyro;
    Vec3D gps;
    float reward;
  public:
    boost::ptr_vector<Action> actions;
    ...
    virtual bool isTerm();
}

class guState : public State
{  
    float gps_stand_thres;
    float gps_down_thres;
  public:
    guState(Agent &A,ACTION_MODE &m);
    bool isTerm();
};

还有其他类都继承自 State。他们的差异仅在于他们如何评估 isTerm() ，这取决于行为。 我宁愿不使用虚函数来覆盖函数 isTerm，如果不是因为有一些其他模板类被设计为与各种状态派生类一起使用。 其中之一是策略：

template <class S>
class Policy
{ 
  protected:    
    float QValue;
    S *state;
    S *nextState;
  public:
    ...
    template <class P>
    void updateOptimal(boost::ptr_vector<P> &policies);
}

updateOptimal 必须获取一个 State 派生类（取决于行为），从 State *ptr 向上转换为当前使用的任何 S 类型，以便搜索该状态的策略。现在，因为 State 派生类是多态的，所以我认为这样做是正确的：

S *s = dynamic_cast<S *>(iter->getNextState());

其中 iter 是 Actions 的迭代器，每个操作都有一个 State *nextstate; 的指针 action->nextstate 在其他某个点设置：

action->setNextState(dynamic_cast<State *>(state)); 

我可以模板化整个类 Action，以避免使用 State *nextstate; 并使用 S *nextstate; 但是这将需要整个项目进行大量的改变。

阅读 cplusplus.com 上的转换教程，我的理解是最好使用dynamic_cast 因为它在向上或向下转换之前进行类型检查。 但是，在强制转换后的以下代码中，除了使用它进行搜索之外，我不会对向上强制转换状态执行任何操作：

P *temp_pol = var::findPolicy(policies,s);

其中 findPolicy 是：

template <class P, class S>
P* findPolicy(boost::ptr_vector<P> &policies,S *state);

• 跳过安全检查并使用静态强制转换可以吗？我 已经尝试过了，并且可以编译。
• 完全跳过检查并执行reinterpret_cast可以吗？ 我也尝试过并且可以编译。
• 进行dynamic_cast的惩罚是什么？我知道有一个小 开销，但这有什么严重的吗？
• 有没有办法从 State *ptr 向上转换为 S-type *ptr 而不使用 多态类（避免虚函数并且简单地 覆盖它）？

Answer 1

static_cast 和 dynamic_cast 之间的区别在于，无效的 static_cast 是未定义的行为，而无效的 dynamic_cast 会导致空指针或 bad_cast 异常（如果您强制转换引用）。 dynamic_cast 的缺点是运行时的类型检查，以及由于 RTTI 而增加的代码大小。

因此，如果您确定强制转换始终正常，则可以安全地使用static_cast。与 static_cast 相比，使用 reinterpret_cast 不会带来任何性能改进，因此您不应在此处使用它。