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Contenedores y downcasting en C++

En esta receta se explica cómo hacer downcasting de los elementos de un contenedor a una clase más derivada.

Introducción

Supongamos que tenemos la siguiente jerarquía (nos servirá a lo largo de toda la receta): 
class A {
public:
    virtual ~A() {}
};

class B : public A {
public:
    string getB() {
        return "Soy de tipo B";
    }
};

class C : public A {
public:
    string getC() {
        return "Soy de tipo C";
    }
};

El vector de B's y C's

En muchas ocasiones, utilizamos los contenedores de C++ (como vector, stack...) para almacenar distintos tipos de datos. Por ejemplo, imagina que queremos tener un 'vector' que contenga tanto instancias de 'B' como de 'C'. En C++ es necesario crear un vector de la clase padre de ambas, o sea, un 'vector' de A's. Un pensamiento ingenuo (como el mío), implementaría esto mismo así: 
B b;
C c;
....
vector<A> v;
v.push_back(b);
v.push_back(c);
....
/*
   Aquí el downcasting. Pero habrá una sorpresa...
*/
¡Y compila!. Lo que está ocurriendo es legal, pero realmente no es lo que queremos ya que el compilador "trunca" el objeto para añadirlo al contenedor y satisfacer el tipo del vector. Este proceso se denomina "Object Slicing". De esta forma, NO estas incluyendo en el vector objetos de tipo 'B' o 'C', sino que todos son de tipo 'A' y, por lo tanto, cuando quieras recuperarlos te encontrarás con que no es posible hacer el molde a tipos más derivados (esa es la sorpresa de la que habla el comentario del texto :-)).

Solución

Antes de dar la solución, vamos a pensar qué queremos realmente. Queremos tener un contenedor que tenga varios tipos de objetos. Hemos visto que el compilador hace slicing de los objetos si estos son instancias. Pero si lo que introducimos en el contenedor son referencias a los objetos, el Object Slicing no ocurre, por lo que tendremos los objetos completos para luego hacer el downcasting. De esta forma, el código correcto sería el siguiente: 
// El upcasting se hace sin problemas (Polimorfismo)
A* b = new B();
A* c = new C();

....

vector<A*> v;
v.push_back(b);
v.push_back(c);

....

// Downcasting
B* be = dynamic_cast<B*>(v[0]);
C* ce = dynamic_cast<C*>(v[1]);

cout << be->getB() << endl;
cout << ce->getC() << endl;
Como puedes ver, para hacer el downcasting C++ ofrece el operador dynamic_cast. Es necesario que las clases que intervienen en el casting dinámico estén "en una jerarquía polimórfica real", es decir, la clase padre tiene que tener, al menos, un método virtual.

Referencias

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