Primeiro vamos começar usar a nomenclatura correta das coisas, o que você chama de atributo na verdade é um campo, então está repetindo a mesma coisa na afirmação, melhorando sua pergunta e pontuando:
Como os objetos c1
e c2
são do tipo Criatura
e não possui os métodos e campos especializados das classes derivadas, correto?
Não, estes objetos possuem a estrutura dos tipos que foram usados para criá-los, no caso o tipo Felino
e Ave
respectivamente. Portanto, sabendo disto, imagino que já começa ficar mais fácil entender como o compilador sabe.
Quando você declara qual o tipo da variável significa apenas que todo o tratamento considerará que o objeto é deste tipo, mas isto é abstrato, o objeto concreto é do tipo mais especializado, o que está na memória é o objeto que foi criado.
A variável sendo do tipo mais geral o código só poderá acessar os membros que estão disponíveis nele, mesmo que o objeto concreto tenha outros membros do tipo estendido nada poderá ser acessado, é uma proibição artificial de proteção, não é uma limitação técnica.
O primeiro cast está apenas dizendo que o objeto deve ser considerado algo como um Felino
, portanto neste momento está dando o direito de acesso a todos os membros deste tipo e por isso pode guardar em uma variável do tipo Felino
. Os membros de Criatura
continuarão acessível porque todo tipo Felino
tem acesso a estes membros. Note que isto não tem custo de processamento.
No segundo está tentando fazer a mesma coisa, mas está dando acesso aos membros de Felino
a um objeto que concretamente é um Ave
, portanto não tem esses membros pretendidos, então dá erro.
O compilador sabe que c2
tem um tipo na variável (leia a definição) - Criatura
- e um tipo no seu valor - Ave
, por isso o valor tem seu tipo conhecido.
O erro comum que muita gente comete é entender que a variável é o valor, variável é apenas o local de armazenamento com um nome, e em linguagens de tipagem estática ela tem um tipo. O valor tem tipo em todas as linguagens de programação (grosso modo, sempre tem alguma diferente, a maioria dos Assembly's seria exemplo). Separe esses dois conceitos de sua mente e fica fácil entender porque o compilator saber o tipo.