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  • C++ Primer 有感(命名的强制类型转换)

        C++四种强制类型转换的方法以及其应用场合,之前有看过这个知识点,但是,面试的时候怎么想也就没有写的很全面,于是,这里整理一下:

        C++中的四种强制类型转换除了具有C语言强制类型转换的功能外,还可提供更好的控制强制转换的过程;能更清晰地表明程序员的意图,程序员只有看到这样的代码,立即就能知道一个强制类型转换的目的。 

        C风格的强制类型转换(Type Cast)很简单,不管什么类型的转换统统是: TYPE b = (TYPE)a,而C++风格的类型转换提供了四种类型转换操作符来对应不同的场景,使用格式是: TYPE b = 强制转换类型符<TYPE>(a)。 

        const_cast常用于去掉类型的const或volalitle属性,只能用于指针和引用的,无法对变量进行使用,以便对const变量进行赋值等操作。 

        dynamic_cast能够安全地用于类之间的类型转换,如父类转换为子类,或者子类转换为父类。很多场合能使用static_cast的地方可以使用dynamic_cast来替换。 

        static_cast更多地用于基本数据类型之间的转换.

        reinterpret_cast主要用于转换不相容的数据类型,如线程函数传递的this指针数据换为原来的数据类型。不建议使用。

    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。

    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)。

    reinterpret_cast主要用于转换不相容的数据类型,特别是能够把任何数据类型转换为指针类型和引用类型,以及相反的过程,也可以用于指针之间的转换。 错误使用reinterpret_cast操作符很容易产生不安全的行为,因此,尽量使用其他三种转换操作符。 

    (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. 

    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 .vsreinterpret_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.



    最容易理解的解释:

    dynamic_cast: 通常在基类和派生类之间转换时使用;
    const_cast:  主要针对const和volatile的转换. 
    static_cast:  一般的转换,如果你不知道该用哪个,就用这个。 
    reinterpret_cast:  用于进行没有任何关联之间的转换,比如一个字符指针转换为一个整形数。



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