다운 캐스팅을 올바르게 사용하는 것은 무엇입니까?

다운 캐스팅은 기본 클래스 (또는 인터페이스)에서 서브 클래스 또는 리프 클래스로 캐스트하는 것을 의미합니다.

다운 캐스트의 예로는 System.Object다른 유형 으로 캐스트 할 수 있습니다 .

다운 캐스팅은 인기가없고 코드 냄새 일 수 있습니다. 객체 지향 교리는 예를 들어 다운 캐스팅 대신 가상 또는 추상 메서드를 정의하고 호출하는 것을 선호합니다.

• 다운 캐스팅을위한 적절하고 적절한 사용 사례는 무엇입니까? 즉, 어떤 상황에서 다운 캐스트되는 코드를 작성하는 것이 적절합니까?
• 답변이 "없음"인 경우 왜 언어에서 다운 캐스팅을 지원합니까?

다운 캐스팅의 올바른 사용법은 다음과 같습니다.

그리고 나는 다운 캐스트 사용이 코드 냄새 라고 분명히 말하는 다른 사람들과 정중 하게 동의하지 않습니다.

Equals:

class A
{
    // Nothing here, but if you're a C++ programmer who dislikes object.Equals(object),
    // pretend it's not there and we have abstract bool A.Equals(A) instead.
}
class B : A
{
    private int x;
    public override bool Equals(object other)
    {
        var casted = other as B;  // cautious downcast (dynamic_cast in C++)
        return casted != null && this.x == casted.x;
    }
}

Clone:

class A : ICloneable
{
    // Again, if you dislike ICloneable, that's not the point.
    // Just ignore that and pretend this method returns type A instead of object.
    public virtual object Clone()
    {
        return this.MemberwiseClone();  // some sane default behavior, whatever
    }
}
class B : A
{
    private int[] x;
    public override object Clone()
    {
        var copy = (B)base.Clone();  // known downcast (static_cast in C++)
        copy.x = (int[])this.x.Clone();  // oh hey, another downcast!!
        return copy;
    }
}

Stream.EndRead/Write:

class MyStream : Stream
{
    private class AsyncResult : IAsyncResult
    {
        // ...
    }
    public override int EndRead(IAsyncResult other)
    {
        return Blah((AsyncResult)other);  // another downcast (likely ~static_cast)
    }
}

이것이 코드 냄새라고 말하는 경우, 불편으로 인해 피할 수 있더라도 더 나은 솔루션을 제공해야합니다. 더 나은 솔루션이 존재한다고 생각하지 않습니다.

다운 캐스팅은 인기가없고 코드 냄새 일 수 있습니다.

동의하지 않습니다. 다운 캐스팅은 매우 인기가 있습니다 . 수많은 실제 프로그램에는 하나 이상의 다운 캐스트가 포함되어 있습니다. 코드 냄새 가 아닐 수도 있습니다. 그것은이다 확실히 코드 냄새. 그렇기 때문에 다운 캐스팅 작업을 프로그램의 텍스트에 명시해야합니다 . 냄새를보다 쉽게 ​​알아 차리고 코드 검토에주의를 기울일 수 있습니다.

어떤 상황에서 다운 캐스트되는 코드를 작성하는 것이 적절합니까?

다음과 같은 상황에서 :

• 당신은 100 % 정확한 지식 표현의 컴파일 시간 형보다 명확한 표현의 실행시의 형태에 대한 사실을, 그리고
• 컴파일 타임 유형에서 사용할 수없는 객체의 기능을 사용하려면 해당 사실을 활용해야합니다.
• 처음 두 지점을 제거하기 위해 프로그램을 리팩토링하는 것보다 캐스트를 작성하는 데 시간과 노력을 더 잘 사용하는 것이 좋습니다.

컴파일러가 런타임 유형을 추론하거나보다 파생 된 유형의 기능이 필요하지 않도록 프로그램을 리팩토링 할 수 있도록 프로그램을 저렴하게 리팩토링 할 수있는 경우 그렇게하십시오. 다운 캐스트는 그 상황에 대한 언어에 추가 된 하드 및 비용 때문에 프로그램을 리팩토링 할 수 있습니다.

왜 다운 캐스팅이 언어에 의해 지원됩니까?

C #은 할 일 이있는 실용 프로그래머를 위해 할 일이있는 실용 프로그래머가 발명했습니다 . C # 디자이너는 OO 순수 주의자가 아닙니다. 그리고 C # 형식 시스템은 완벽하지 않습니다. 설계 상 변수의 런타임 유형에 적용 할 수있는 제한 사항을 과소 평가합니다.

또한 다운 캐스팅은 C #에서 매우 안전합니다. 우리는 다운 캐스트가 런타임에 검증 될 것이라는 강력한 보증을 가지고 있으며, 검증 할 수 없으면 프로그램이 옳은 일을하고 충돌합니다. 이것은 훌륭합니다. 즉 형식 의미에 대한 100 % 올바른 이해가 99.99 % 올바른 것으로 판명되면 프로그램이 99.99 %의 시간 동안 작동하고 예상치 못한 동작 및 사용자 데이터의 0.01 % 손상 대신 나머지 시간과 충돌 함을 의미합니다. .

연습 : 명시적인 캐스트 연산자를 사용 하지 않고 C #에서 다운 캐스트를 생성하는 방법이 최소한 하나 있습니다. 그러한 시나리오를 생각할 수 있습니까? 이것들은 잠재적 인 코드 냄새이기 때문에 코드에서 매니페스트 캐스트없이 다운 캐스트 충돌을 일으킬 수있는 기능의 디자인에 어떤 디자인 요소가 있다고 생각합니까?

이벤트 핸들러에는 일반적으로 서명이 MethodName(object sender, EventArgs e)있습니다. 어떤 경우에는 유형에 관계없이 sender또는 전혀 사용 하지 않고 이벤트를 처리 할 수 sender있지만 다른 sender경우에는 이벤트를 처리하기 위해 더 구체적인 유형으로 캐스트해야합니다.

예를 들어, 두 TextBox개의을 가질 수 있고 단일 델리게이트를 사용하여 각각의 이벤트를 처리하려고합니다. 그럼 당신은 캐스팅해야 senderA와 TextBox사용자가 이벤트를 처리하는 데 필요한 속성에 액세스 할 수 있도록 :

private void TextBox_TextChanged(object sender, EventArgs e)
{
   TextBox box = (TextBox)sender;
   box.BackColor = string.IsNullOrEmpty(box.Text) ? Color.Red : Color.White;
}

예,이 예에서는 TextBox내부적 으로 수행 한 자체 하위 클래스를 만들 수 있습니다 . 그러나 항상 실용적이거나 가능한 것은 아닙니다.

무언가 가 당신에게 슈퍼 타입을 줄 때 다운 캐스팅 이 필요하고 서브 타입에 따라 다르게 처리해야합니다.

decimal value;
Donation d = user.getDonation();
if (d is CashDonation) {
     value = ((CashDonation)d).getValue();
}
if (d is ItemDonation) {
     value = itemValueEstimator.estimateValueOf(((ItemDonation)d).getItem());
}
System.out.println("Thank you for your generous donation of $" + value);

아뇨, 좋은 냄새가 나지 않습니다. 완벽한 세계 Donation에는 추상적 인 방법이 getValue있으며 각 구현 하위 유형에는 적절한 구현이 있습니다.

그러나 이러한 클래스가 라이브러리에서 온 경우 변경할 수 없거나 변경하고 싶지 않은 것은 무엇입니까? 그런 다음 다른 옵션이 없습니다.

댓글을 달 수 없기 때문에 Eric Lippert의 답변에 추가하려면 ...

제네릭을 사용하도록 API를 리팩토링하여 다운 캐스팅을 피할 수 있습니다. 그러나 제네릭은 2.0 버전까지 언어에 추가되지 않았습니다 . 따라서 자신의 코드에서 고대 언어 버전을 지원할 필요가 없더라도 매개 변수화되지 않은 레거시 클래스를 사용하고있을 수 있습니다. 예를 들어, 어떤 클래스는 type의 페이로드를 전달하도록 정의 될 수 있습니다.이 페이로드는 Object실제로 알고있는 유형으로 캐스트되어야합니다.

정적 언어와 동적 형식 언어 사이에는 상충 관계가 있습니다. 정적 타이핑은 컴파일러에게 (일부) 프로그램의 안전성에 대한 강력한 보장을 할 수있는 많은 정보를 제공합니다. 그러나 비용이 많이 들지만, 프로그램이 올바른지 알아야 할뿐만 아니라 컴파일러에게 이것이 사실임을 확신시키기 위해 적절한 코드를 작성해야합니다. 다시 말해 주장을하는 것보다 주장을하는 것이 더 쉽습니다.

컴파일러에 대해 입증되지 않은 주장을 하는 데 도움이되는 "안전하지 않은"구조가 있습니다 . 예를 들어, 무조건 Nullable.Value다운 캐스트, dynamic객체 등에 대한 무조건 호출 a은 이를 증명할 필요 없이 클레임을 주장 할 수있게합니다 ( " String나는 내가 틀렸다면 객체를이라고 주장합니다 InvalidCastException") . 이는 증명하는 것이 가치있는 것보다 훨씬 어려운 경우에 유용 할 수 있습니다.

이를 악용하는 것은 위험하므로 명시 적 다운 캐스트 표기법이 존재하고 필수입니다. 안전하지 않은 작업에주의를 기울이는 의미 의 구문 소금 입니다. 이 언어 는 암시 적 다운 캐스팅 (유추 된 유형이 모호하지 않은)으로 구현되었을 수 있지만이 안전하지 않은 작업은 숨겨져 바람직하지 않습니다.

다운 캐스팅은 몇 가지 이유로 나쁜 것으로 간주됩니다. 안티 -OOP이기 때문에 주로 생각합니다.

다형성이 당신이 갈 필요가 없다는 것을 의미하기 때문에 OOP는 당신이 다운 캐스팅 할 필요가 없다면 정말로 그것을 원할 것입니다

if(object is X)
{
    //do the thing we do with X's
}
else
{
    //of the thing we do with Y's
}

당신은 단지

x.DoThing()

코드는 자동적으로 옳은 일을합니다.

다운 캐스트하지 말아야 할 몇 가지 '딱딱한'이유가 있습니다.

• C ++에서는 느립니다.
• 잘못된 유형을 선택하면 런타임 오류가 발생합니다.

그러나 일부 시나리오에서 다운 캐스팅에 대한 대안은 추악 할 수 있습니다.

전형적인 예는 메시지 처리입니다. 여기서 처리 기능을 오브젝트에 추가하지 않고 메시지 프로세서에 보관하십시오. 그런 다음 MessageBaseClass처리 할 배열에 톤이 있지만 올바른 처리를 위해서는 하위 유형별로 하나씩 필요합니다.

Double Dispatch를 사용하여 문제를 해결할 수 있습니다 ( https://en.wikipedia.org/wiki/Double_dispatch ) ...하지만 문제가 있습니다. 또는 이러한 어려운 이유로 위험에 처한 간단한 코드로 다운 캐스트 할 수도 있습니다.

그러나 이것은 제네릭이 발명되기 전이었습니다. 이제 나중에 세부 사항이 지정된 유형을 제공하여 다운 캐스팅을 피할 수 있습니다.

MessageProccesor<T> 지정된 유형별로 메소드 매개 변수 및 리턴 값을 변경할 수 있지만 여전히 일반 기능을 제공합니다.

물론 아무도 OOP 코드를 작성하도록 강요하지 않으며, 리플렉션과 같이 제공되었지만 찡그린 많은 언어 기능이 있습니다.

앞에서 언급 한 모든 것 외에도 객체 유형 인 Tag 속성을 상상해보십시오. 나중에 원하는대로 사용할 수 있도록 선택한 객체를 다른 객체에 저장하는 방법을 제공합니다. 이 속성을 다운 캐스트해야합니다.

일반적으로 오늘까지 무언가를 사용하지 않는 것이 항상 쓸모없는 무언가를 나타내는 것은 아닙니다. ;-)

내 작품에서 다운 캐스팅을 가장 일반적으로 사용하는 것은 Liskov의 대체 원칙을 어기는 일부 바보 때문입니다.

타사 라이브러리에 인터페이스가 있다고 상상해보십시오.

public interface Foo
{
     void SayHello();
     void SayGoodbye();
 }

그리고 그것을 구현하는 2 개의 클래스. Bar그리고 Qux. Bar잘 동작합니다.

public class Bar
{
    void SayHello()
    {
        Console.WriteLine(“Bar says hello.”);
    }
    void SayGoodbye()
    {
         Console.WriteLine(“Bar says goodbye”);
    }
}

그러나 Qux잘 동작하지 않습니다.

public class Qux
{
    void SayHello()
    {
        Console.WriteLine(“Qux says hello.”);
    }
    void SayGoodbye()
    {
        throw new NotImplementedException();
    }
}

글쎄 ... 이제 선택의 여지가 없다. 나는 이 내 프로그램이 충돌 정지에 올 것을 방지하기 위해 체크와 (아마도) 풀이 죽은를 입력합니다.

또 다른 실제 예는 WPF VisualTreeHelper입니다. 다운 캐스트를 사용 DependencyObject하여 Visual및 로 캐스트 합니다 Visual3D. 예를 들어 VisualTreeHelper.GetParent 입니다. 다운 캐스트는 VisualTreeUtils.AsVisualHelper 에서 발생합니다 .

private static bool AsVisualHelper(DependencyObject element, out Visual visual, out Visual3D visual3D)
{
    Visual elementAsVisual = element as Visual;

    if (elementAsVisual != null)
    {
        visual = elementAsVisual;
        visual3D = null;
        return true;
    }

    Visual3D elementAsVisual3D = element as Visual3D;

    if (elementAsVisual3D != null)
    {
        visual = null;
        visual3D = elementAsVisual3D;
        return true;
    }            

    visual = null;
    visual3D = null;
    return false;
}