C++ 新标准下的强制类型转换详解

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

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:

注意:static_cast不能转换掉expression的const、volitale或者__unaligned属性。

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、引用或者void*;

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。

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。

dynamic_cast只用于对象的指针和引用。当用于多态类型时,它允许任意的隐式类型转换以及相反过程。不过,与static_cast不同,在后一种情况里(注:即隐式转换的相反过程),dynamic_cast会检查操作是否有效。也就是说,它会检查转换是否会返回一个被请求的有效的完整对象。

检测在运行时进行。如果被转换的指针不是一个被请求的有效完整的对象指针,返回值为NULL.

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,如下所示。

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转换则是允许的,结果是空指针。

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)。

这个操作符能够在非相关的类型之间转换。操作结果只是简单的从一个指针到别的指针的值的二进制拷贝。在类型之间指向的内容不做任何类型的检查和转换。如果情况是从一个指针到整型的拷贝,内容的解释是系统相关的,所以任何的实现都不是方便的。一个转换到足够大的整型能够包含它的指针是能够转换回有效的指针的。

该运算符的用法比较多。 (static_cast .与. reinterpret_cast比较,见下面 ) 该运算符平台移植性比较差。

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。

它允许子类类型的指针转换为父类类型的指针(这是一个有效的隐式转换),同时,也能够执行相反动作:转换父类为它的子类。

这个转换类型操纵传递对象的const属性,或者是设置或者是移除

volatile和const类型,举例如下所示。

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把它转换成一个非常量对象,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。

比较dynamic_cast vs static_castclass B {… };class D : public B {…};void f(B* pb){D* pd1 = dynamic_cast<D*>(pb);D* pd2 = static_cast<D*>(pb);}

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在向山靠近一点,才发现这座山,好象一位诗人遥望远方,

C++ 新标准下的强制类型转换详解

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