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  • c++中的强制转换static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast的不同用法儿

    c++中的强制转换static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast的不同用法儿

     
    虽然const_cast是用来去除变量的const限定，但是static_cast却不是用来去除变量的static引用。其实这是很容易理解的，static决定的是一个变量的作用域和生命周期，比如：在一个文件中将变量定义为static，则说明这个变量只能在本Package中使用；在方法中定义一个static变量，该变量在程序开始存在直到程序结束；类中定义一个static成员，该成员随类的第一个对象出现时出现，并且可以被该类的所有对象所使用。
     
     

    C 风格（C-style）强制转型如下：

    (T) exdivssion // cast exdivssion to be of type T

    函数风格（Function-style）强制转型使用这样的语法：

    T(exdivssion) // cast exdivssion to be of type T

    这两种形式之间没有本质上的不同，它纯粹就是一个把括号放在哪的问题。我把这两种形式称为旧风格（old-style）的强制转型。

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

    3.1 static_cast
    用法：static_cast < type-id > ( exdivssion ) 
    该运算符把exdivssion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exdivssion的const、volitale、或者__unaligned属性。


    3.2 dynamic_cast
    用法：dynamic_cast < type-id > ( exdivssion )
    该运算符把exdivssion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exdivssion也必须是一个指针，如果type-id是一个引用，那么exdivssion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。

    1. class B   
    2. {   
    3. public:   
    4.     int m_iNum;   
    5.     virtual void foo();   
    6. };   
    7.   
    8. class D : public B   
    9. {   
    10. public:   
    11.     char *m_szName[100];   
    12. };   
    13.   
    14. void func(B *pb)   
    15. {   
    16.     D *pd1 = static_cast(pb);   
    17.     D *pd2 = dynamic_cast(pb);   
    18. }  
    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(pb);
    D *pd2 = dynamic_cast(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）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。

    1. class A   
    2. {   
    3. public:   
    4.    int m_iNum;   
    5.    virtual void f(){}   
    6. };   
    7.   
    8. class B : public A   
    9. {   
    10. };   
    11.   
    12. class D : public A   
    13. {   
    14. };   
    15.   
    16. void foo()   
    17. {   
    18.    B *pb = new B;   
    19.    pb->m_iNum = 100;   
    20.   
    21.    D *pd1 = static_cast(pb); //compile error   
    22.    D *pd2 = dynamic_cast(pb); //pd2 is NULL   
    23.    delete pb;   
    24. }  
    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(pb); //compile error
   D *pd2 = dynamic_cast(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。

    3.3 reindivter_cast
    用法：reindivter_cast (exdivssion)
    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。

    3.4 const_cast 
    用法：const_cast (exdivssion)
    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exdivssion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：

    1. class B   
    2. {   
    3. public:   
    4.    int m_iNum;   
    5. }   
    6. void foo()   
    7. {   
    8.    const B b1;   
    9.    b1.m_iNum = 100; //comile error    
    10.    B b2 = const_cast(b1);    
    11.    b2. m_iNum = 200; //fine   
    12. }  
    class B
{
public:
   int m_iNum;
}
void foo()
{
   const B b1;
   b1.m_iNum = 100; //comile error 
   B b2 = const_cast(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 
    == ===========================================

    1. class B { ... };    
    2. class D : public B { ... };    
    •   
    • void f(B* pb)    
    • {    
    •   
    •     D* pd1 = dynamic_cast(pb);    
    •   
    •     D* pd2 = static_cast(pb);    
    • }   
    class B { ... }; 
class D : public B { ... }; 

void f(B* pb) 
{ 

    D* pd1 = dynamic_cast(pb); 

    D* pd2 = static_cast(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. reinterdivt_cast 
    == ================================================

    reinterdivt_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 reinterdivt_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；reinterdivt_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reinterdivt_cast 的行为却不同:

    int n=9;

    double d=reinterdivt_cast (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 reinterdivt_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 reinterdivt_cast.
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