static_cast与dynamic_cast转换

原文链接

一 C语言中存在着两种类型转换：

隐式转换和显式转换

隐式转换：不同数据类型之间赋值和运算，函数调用传递参数……编译器完成

char ch;
int i = ch;

显示转换：在类型前增加 ：（Type）变量 对变量进行的转换。用户显式增加

char *pc = (char*)pb;
void *ps = (void*)pa;

二 C++中的类型转换

　　通过这两种方式，C语言中大部分的类型转换都可以顺利进行。

至于能不能进行转换，转换后的结果如何，编译器不管需要用户自己去控制。

　　C++继承了C中的隐式和显式转换的方式。但这种转换并不是安全和严格的，

加上C++本身对象模型的复杂性，C++增加了四个显示转换的关键字。（C++是强类型语言）

（static_cast，dynamic_cast，const_static，reinterpret_cast）

 

1 static_cast

（1）用于基本的数据类型转换（char，int），及指针之间的转换

test_enum type = test_enum_1;

char a ;
int b = static_cast<int>(a);
char c = static_cast<char>(b);
type = static_cast<test_enum>(b);

char* pa = NULL;
int *pb = (int*)pa;
//int *pb = static_cast<int*>(pa);        //error
//pa = static_cast<char*>(pb)           //error

char *pc = (char*)pb;
//char *pc = static_cast<char*>(pb);    //error

void *p = static_cast<void*>(pa);
pb = static_cast<int*>(p);
pc = static_cast<char*>(p);

 

（2）类层次中基类与子类成员函数指针的转换

class A
{

public:
    void set(){}
};

class B:public A
{
public:
    void set(){}
};

typedef void (A::*PS_MFunc)();      　　//指向类A的成员函数指针
 
PS_MFunc func = &A::set;
func = static_cast<PS_MFunc>(&B::set); //基类指向子类成员函数指针，必须进行转换

（3）类层次结构中基类与子类指针或引用之间的转换　　

　　 上行转换：子类指针或引用转换成基类表示——安全

　　下行转换：基类指针或引用转换成子类表示——危险（没有动态类型检查）

class A
{
};
class B:public A
{
};
class C:public A
{
};
class D
{
};

A objA;
B objB;
A* pObjA = new A();
B* pObjB = new B();
C* pObjC = new C();
D* pObjD = new D();

objA = static_cast<A&>(objB);     //转换为基类引用    
objA = static_cast<A>(objB);
objB = static_cast<B>(objA);      //error 不能进行转换  

pObjA = pObjB;                    //right 基类指针指向子类对象
//objB = objA;                      //error 子类指针指向基类对象
pObjA = static_cast<A*>(pObjB);   //right 基类指针指向子类
pObjB = static_cast<B*>(pObjA);   //强制转换 OK 基类到子类
//pObjC = static_cast<C*>(pObjB);   //error 继承于统一类的派生指针之间转换 
//pObjD = static_cast<D*>(pObjC);   //error 两个无关联之间转换

 

2 dynamic_cast

（1）继承关系的类指针对象或引用之间转换

        

class A
{
};
class B:public A
{
};
class C:public A
{
};
class D
{
};

A objA;
B objB;
A* pObjA = new A();
B* pObjB = new B();
C* pObjC = new C();
D* pObjD = new D();
//objA = dynamic_cast<A>(objB);         //error 非引用

objA = dynamic_cast<A&>(objB);
//objB = dynamic_cast<B&>(objA);      //error A 不是多态类型不能转换 若有虚函数则可以进行转换

pObjA = dynamic_cast<A*>(pObjB);
//pObjB = dynamic_cast<B*>(pObjA);    //error A 继承关系 不是多态类型不能转换
//pObjB = dynamic_cast<B*>(pObjC);    //error C 兄弟关系 不是多态类型不能转换
//pObjB = dynamic_cast<B*>(pObjD);    //error D 没有关系 不是多态类型不能转换

（2）包含有虚函数之间对象指针的转换   

class A
{
Public:
     Virtual ~A(){}
};
class B:public A
{
};
class C:public A
{
};
class D
{
Public:
Virtual ~D(){}
};

pObjB = dynamic_cast<B*>(pObjA);    // worning 继承关系 父类具有虚函数 多态
pObjB = dynamic_cast<B*>(pObjD);    //worning 没有关系 D是多态类型可以转换
//以上结果：pObjB == NULL 此处会发生一个运行时错误

         也就是说除了基类指针指向子类对象，可以没有虚函数外，其它要进行dynamic_cast转换必须具有虚函数才行。

那这是为什么呢？下面继续>

 

（3）dynam_cast转换的安全性

         dynamic_cast是动态转换，只有在基类指针转换为子类指针时才有意义。

（子类指针转换为基类指针本来就是可以的：基类指针指向子类对象OK）。

但是基类指针转换为子类指针，并不是每一次都有效：只有基类指针本身指向的是一个派生类的对象，

然后将此基类指针转换为对应的派生类指针才是有效的。这种情况在表面上是无法判定的。此时dynamic就发挥了作用。

情况1： static_cast转换       

class A
{
};

class B:public A
{
public:
    int m;         //B 成员
};

A* pObjA = new A();
B* pObjB  = NULL;
pObjB = static_cast<B*>(pObjA);   //基类指针转化为子类指针 成功转换
pObjB->m = 10;                 　　//实际中pObj所指向的对象 是A类对象
//上面会发生什么呢，在VC6.0中正常运行。。。？

//如果：

pObjB = dynamic_cast<B*>(pObjA); //error 基类A没有虚函数 不构成多态

情况2：     dynamic_cast转换    

class A
{
public:
   virtual ~A(){}         //虚函数 多态
};
class B:public A
{
public:
    int m;
};

A* pObjA = new A();
B* pObjB  = NULL;
pObjB = dynamic_cast<B*>(pObjA);  //编译通过 
//实际运行结果：pObjB == NULL   // dynamic_cast保证转换无效 返回NULL

         dynamic_cast转换不成功，则返回0。

4 虚函数对于dynamic_cast转换的作用

　　为何使用dynamic_cast转换类指针时，需要虚函数呢。

Dynamic_cast转换是在运行时进行转换，运行时转换就需要知道类对象的信息（继承关系等）。

如何在运行时获取到这个信息——虚函数表。

　　C++对象模型中，对象实例最前面的就是虚函数表指针，

通过这个指针可以获取到该类对象的所有虚函数，包括父类的。

因为派生类会继承基类的虚函数表，所以通过这个虚函数表，我们就可以知道该类对象的父类，在转换的时候就可以用来判断对象有无继承关系。

　　所以虚函数对于正确的基类指针转换为子类指针是非常重要的。