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C++的四种类型转换

C++的四种类型转换

作者: Yihulee | 来源:发表于2016-08-29 10:06 被阅读200次

    文章转载自c的四种类型转换

    使用标准C++的类型转换符:static_castdynamic_castreinterpret_cast、和const_cast

    static_cast

    用法

    static_cast <type> (expression)  
    

    该运算符把expression转换为type类型,但没有运行时类型检查来保证转换的安全性。它主要有如下几种用法:

    ①用于类层次结构中基类和子类之间指针或引用的转换。

    进行上行转换(把子类的指针或引用转换成基类表示)是安全的;

    进行下行转换(把基类指针或引用转换成子类表示)时,由于没有动态类型检查,所以是不安全的。

    ②用于基本数据类型之间的转换,如把int转换成char,把int转换成enum。这种转换的安全性也要开发人员来保证。

    ③把空指针转换成目标类型的空指针。

    ④把任何类型的表达式转换成void类型。

    注意static_cast不能转换掉expressionconstvolitale、或者__unaligned属性。

    dynamic_cast

    用法

    dynamic_cast < type-id > ( expression )
    

    该运算符把expression转换成type-id类型的对象。type-id必须是类的指针、类的引用或者void *

    如果type-id是类指针类型,那么expression也必须是一个指针,如果type-id是一个引用,那么expression也必须是一个引用。

    dynamic_cast主要用于类层次间的上行转换和下行转换,还可以用于类之间的交叉转换。

    在类层次间进行上行转换时,dynamic_caststatic_cast的效果是一样的;

    在进行下行转换时,dynamic_cast具有类型检查的功能,比static_cast更安全。

    class B{
    
    public:
    
           int m_iNum;
    
           virtual void foo();
    
    };
    
     
    
    class D:public B{
    
        public:
    
           char *m_szName[100];
    
    };
    
     
    
    void func(B *pb){
    
        D *pd1 = static_cast<D *>(pb);
    
        D *pd2 = dynamic_cast<D *>(pb);
    
    }
    

    在上面的代码段中,如果pb指向一个D类型的对象,pd1pd2是一样的,并且对这两个指针执行D类型的任何操作都是安全的;

    但是,如果pb指向的是一个B类型的对象,那么pd1将是一个指向该对象的指针,对它进行D类型的操作将是不安全的(如访问m_szName),

    pd2将是一个空指针。

    另外要注意B要有虚函数,否则会编译出错;static_cast则没有这个限制。

    这是由于运行时类型检查需要运行时类型信息,而这个信息存储在类的虚函数表(关于虚函数表的概念,详细可见<Inside c++ object model>)中,只有定义了虚函数的类才有虚函数表,

    没有定义虚函数的类是没有虚函数表的。

    另外,dynamic_cast还支持交叉转换(cross cast)。如下代码所示。

    class A{
    
    public:
    
            int m_iNum;
    
            virtual void f(){}
    
    };
    
     
    
    class B:public A{
    
    };
    
     
    
    class D:public A{
    
    };
    
     
    
    void foo(){
    
        B *pb = new B;
    
        pb->m_iNum = 100;
    
     
    
        D *pd1 = static_cast<D *>(pb);    //compile error
    
        D *pd2 = dynamic_cast<D *>(pb); //pd2 is NULL
    
        delete pb;
    
    }
    

    在函数foo中,使用static_cast进行转换是不被允许的,将在编译时出错;而使用 dynamic_cast的转换则是允许的,结果是空指针。

    reinterpret_cast

    用法

    reinterpret_cast<type-id> (expression)
    

    type-id必须是一个指针、引用、算术类型、函数指针或者成员指针。

    它可以把一个指针转换成一个整数,也可以把一个整数转换成一个指针(先把一个指针转换成一个整数,在把该整数转换成原类型的指针,还可以得到原先的指针值)。

    该运算符的用法比较多。

    (static_castreinterpret_cast比较,见下面 )

    const_cast

    用法:

    const_cast<type_id> (expression)
    

    该运算符用来修改类型的constvolatile属性。除了constvolatile修饰之外, type_idexpression的类型是一样的。

    常量指针被转化成非常量指针,并且仍然指向原来的对象;

    常量引用被转换成非常量引用,并且仍然指向原来的对象;常量对象被转换成非常量对象。

    voiatileconst类试。举如下一例:

    class B{
    
    public:
    
         int m_iNum;
    
    }
    
    void foo(){
    
        const B b1;
    
        b1.m_iNum = 100;            //comile error
    
        B b2 = const_cast<B>(b1);
    
        b2. m_iNum = 200;           //fine
    
    }
    

    上面的代码编译时会报错,因为b1是一个常量对象,不能对它进行改变;

    使用const_cast把它转换成一个常量对象,就可以对它的数据成员任意改变。注意:b1b2是两个不同的对象。

    =============================================
    
    
        dynamic_cast .vs. static_cast
    
    =============================================
    
     
    
    class B { ... };
    
    class D : public B { ... };
    
     
    
    void f(B* pb)
    
    {
    
     
        D* pd1 = dynamic_cast<D*>(pb);
    
    
        D* pd2 = static_cast<D*>(pb);
    
    }
    
    

    If pb really points to an object of type D, then pd1 and pd2 will get the same value. They will also get the same value if pb == 0.

    If pb points to an object of type B and not to the complete D class, then dynamic_cast will know enough to return zero. However, static_cast relies on the programmer’s assertion that pb points to an object of type D and simply returns a pointer to that supposed D object.

    dynamic_cast可用于继承体系中的向下转型,即将基类指针转换为派生类指针,比static_cast更严格更安全。dynamic_cast在执行效率上比static_cast要差一些,但static_cast在更宽上范围内可以完成映射,这种不加限制的映射伴随着不安全性。static_cast覆盖的变换类型除类层次的静态导航以外,还包括无映射变换、窄化变换(这种变换会导致对象切片,丢失信息)、用VOID*的强制变换、隐式类型变换等...

    ===========================================
    
        static_cast .vs. reinterpret_cast
    
    ===========================================
     
    

    reinterpret_cast是为了映射到一个完全不同类型的意思,这个关键词在我们需要把类型映射回原有类型时用到它。我们映射到的类型仅仅是为了故弄玄虚和其他目的,这是所有映射中最危险的。(这句话是C++编程思想中的原话)

    static_castreinterpret_cast操作符修改了操作数类型。它们不是互逆的; static_cast 在编译时使用类型信息执行转换,在转换执行必要的检测(诸如指针越界计算, 类型检查). 其操作数相对是安全的。另一方面;reinterpret_cast仅仅是重新解释了给出的对象的比特模型而没有进行二进制转换, 例子如下:

    int n=9; 
    double d=static_cast < double > (n);
    

    上面的例子中, 我们将一个变量从 int 转换到 double。 这些类型的二进制表达式是不同的。 要将整数9转换到 双精度整数9static_cast 需要正确地为双精度整数 d补足比特位。其结果为9.0。而reinterpret_cast 的行为却不同:

    int n=9;
    
    double d=reinterpret_cast<double & > (n);
     
    

    这次, 结果有所不同. 在进行计算以后,d包含无用值. 这是因为 reinterpret_cast 仅仅是复制 n 的比特位到 d, 没有进行必要的分析.

    因此, 你需要谨慎使用 reinterpret_cast

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