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  • C++中的四种类型转换符

    使用标准C++的类型转换符:static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast。

    1 static_cast

    用法:static_cast < type-id > ( expression )    

    该运算符把expression转换为type-id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expression的const、volitale、或者__unaligned属性。

    2 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_cast和static_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,pd1和pd2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),

    而pd2将是一个空指针。

     1 #include <iostream>
     2 #include <stdlib.h>
     3 using namespace std;
     4 
     5 class B{
     6 
     7     public:
     8 
     9        int m_iNum;
    10 
    11        virtual void foo(){};
    12 
    13 };
    14 
    15  
    16 
    17 class D:public B{
    18 
    19     public:
    20 
    21        char *m_szName[100];
    22 
    23 };
    24 
    25 
    26 void func(B *pb){
    27 
    28     D *pd1 = static_cast<D *>(pb);
    29 
    30     D *pd2 = dynamic_cast<D *>(pb);
    31 
    32     if(pd1 == pd2)
    33          cout << "pd1 = pd2" << endl;
    34     else
    35          cout << "pd1 != pd2" << endl;
    36 
    37     if(pd2 == NULL)
    38         cout << "pd2 is NULL" << endl;
    39     else
    40         cout << "pd2 is not NULL" << endl;
    41 
    42 }
    43 
    44 int main()
    45 {
    46     B * d1 = new D();
    47     func(d1);
    48     B * b1 = new B();
    49     func(b1);
    50     
    51     system("pause");
    52     return 0;
    53 }

    实验结果:

    pd1 = pd2
    pd2 is not NULL
    pd1 != pd2
    pd2 is NULL

    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。

    3 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_cast .与. reinterpret_cast比较,见下面 )

    4 const_cast

    用法:const_cast<type_id> (expression)

    该运算符用来修改类型的const或volatile属性。除了const 或volatile修饰之外, type_id和expression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。

    Voiatile和const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:b1和b2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.

    即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_cast 和 reinterpret_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 9,static_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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