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C++开发必看 四种强制类型转换的总结

2014年11月09日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4071字 ⁄ 字号 评论关闭

C++开发必看 四种强制类型转换的总结

总的来说,无论C 还是C++都可以简单的使用C风格的强制类型转换,当然,前提是自己有把握转换不出错误。

但是对于C++程序员来说,当然推荐使用C++风格的类型转换,这一点在C++ bible里也明确指出了。

下面给出详细说明:

1,C风格的强制类型转换

  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

  2,C++风格的类型转换

        C++风格的类型转换提供了4种类型转换操作符来应对不同场合的应用。

  ① const_cast,字面上理解就是去const属性。

  ② static_cast,命名上理解是静态类型转换。如int转换成char。
  ③ dynamic_cast,命名上理解是动态类型转换。如子类和父类之间的多态类型转换。
  ④ reinterpreter_cast,仅仅重新解释类型,但没有进行二进制的转换。

  4种类型转换的格式,如:

  TYPE B = static_cast<TYPE>(a)

  const_cast

  去掉类型的const或volatile属性。
  struct SA {
   int i;
  };

  const SA ra;
  //ra.i = 10; //直接修改const类型,编译错误
  SA &rb = const_cast<SA&>(ra);

  rb.i = 10;

  static_cast

  类似于C风格的强制转换。无条件转换,静态类型转换。用于:
  1. 基类和子类之间转换:其中子类指针转换成父类指针是安全的;但父类指针转换成子类指针是不安全的。(基类和子类之间的动态类型转换建议用dynamic_cast)
  2. 基本数据类型转换。enum, struct, int, char, float等。static_cast不能进行无关类型(如非基类和子类)指针之间的转换。
  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。
  5. static_cast不能去掉类型的const、volitale属性(用const_cast)。

  int n = 6;
  double d = static_cast<double>(n); // 基本类型转换
  int *pn = &n;
  double *d = static_cast<double *>(&n) //无关类型指针转换,编译错误
  void *p = static_cas<tvoid *>(pn); //任意类型转换成void类型

  dynamic_cast
  有条件转换,动态类型转换,运行时类型安全检查(转换失败返回NULL):
  1. 安全的基类和子类之间转换。
  2. 必须要有虚函数。
  3. 相同基类不同子类之间的交叉转换。但结果是NULL。

  class BaseClass {
  public:
  int m_iNum;
  virtual void foo(){};
  //基类必须有虚函数。保持多台特性才能使用dynamic_cast
  };

  class DerivedClass: public BaseClass {
  public:
  char *m_szName[100];
  void bar(){};
  };

  BaseClass* pb = new DerivedClass();
  DerivedClass *pd1 = static_cast<DerivedClass *>(pb);

  //子类->父类,静态类型转换,正确但不推荐
  DerivedClass *pd2 = dynamic_cast<DerivedClass *>(pb);

  //子类->父类,动态类型转换,正确
  BaseClass* pb2 = new BaseClass();
  DerivedClass *pd21 = static_cast<DerivedClass *>(pb2);

  //父类->子类,静态类型转换,危险!访问子类m_szName成员越界
  DerivedClass *pd22 = dynamic_cast<DerivedClass *>(pb2);

  //父类->子类,动态类型转换,安全的。结果是NULL

 
 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。

  reinterpreter_cast
  仅仅重新解释类型,但没有进行二进制的转换:
  1. 转换的类型必须是一个指针、引用、算术类型、函数指针或者成员指针。
  2. 在比特位级别上进行转换。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)。但不能将非32bit的实例转成指针。
  3. 最普通的用途就是在函数指针类型之间进行转换。
  4. 很难保证移植性。
 
  int doSomething(){return 0;};
  typedef void(*FuncPtr)();
  //FuncPtr is 一个指向函数的指针,该函数没有参数,返回值类型为 void
  FuncPtr funcPtrArray[10];

  //10个FuncPtrs指针的数组 让我们假设你希望(因为某些莫名其妙的原因)把一个指向下面函数的指针存入funcPtrArray数组:
  funcPtrArray[0] = &doSomething;

  // 编译错误!类型不匹配,reinterpret_cast可以让编译器以你的方法去看待它们:funcPtrArray
  funcPtrArray[0] = reinterpret_cast<FuncPtr>(&doSomething);

  //不同函数指针类型之间进行转换

 
   实际使用中:reinterpret_cast 只使用在指针之间转换。

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(见下图). 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.

  总 结
  去const属性用const_cast。
  基本类型转换用static_cast。
  多态类之间的类型转换用daynamic_cast。
  不同类型的指针类型转换用reinterpreter_cast。

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