C++字符轉換

標準C++的類型轉換符:static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast。

  • static_cast
    用法:static_cast<type-id>(expression)
    該運算符把expression轉換爲type-id類型,但沒有運行時類型檢查來保證轉換的安全性。它主要有如下幾種用法:
    ①用於類層次結構中基類和子類之間指針或引用的轉換。
        進行上行轉換(把子類的指針或引用轉換成基類表示)是安全的;
        進行下行轉換(把基類指針或引用轉換成子類表示)時,由於沒有動態類型檢查,所以是不安全的。
    ②用於基本數據類型之間的轉換,如把int轉換成char,把int轉換成enum。這種轉換的安全性也要開發人員來保證。
    ③把空指針轉換成目標類型的空指針。
    ④把任何類型的表達式轉換成void類型。
    注意:static_cast不能轉換掉expression的const、volitale、或者__unaligned屬性。
  • dynamic_cast
    用法:dynamic_cast<type-id>(expression)
    該運算符把expression轉換成type-id類型的對象。Type-id必須是類的指針、類的引用或者void *;
    如果type-id是類指針類型,那麼expression也必須是一個指針,如果type-id是一個引用,那麼expression也必須是一個引用。

dynamic_cast主要用於類層次間的上行轉換和下行轉換,還可以用於類之間的交叉轉換。
在類層次間進行上行轉換時,dynamic_cast和static_cast的效果是一樣的;
在進行下行轉換時,dynamic_cast具有類型檢查的功能,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);
}

在上面的代碼段中,如果pb指向一個D類型的對象,pd1和pd2是一樣的,並且對這兩個指針執行D類型的任何操作都是安全的;
但是,如果pb指向的是一個B類型的對象,那麼pd1將是一個指向該對象的指針,對它進行D類型的操作將是不安全的(如訪問m_szName),
而pd2將是一個空指針。

另外要注意:B要有虛函數,否則會編譯出錯;static_cast則沒有這個限制。
這是由於運行時類型檢查需要運行時類型信息,而這個信息存儲在類的虛函數表(
關於虛函數表的概念,詳細可見)中,只有定義了虛函數的類纔有虛函數表,
沒有定義虛函數的類是沒有虛函數表的。

另外,dynamic_cast還支持交叉轉換(cross cast)。如下代碼所示。
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;
}

在函數foo中,使用static_cast進行轉換是不被允許的,將在編譯時出錯;而使用 dynamic_cast的轉換則是允許的,結果是空指針。

  • reinterpret_cast
    用法:reinterpret_cast<type-id>(expression)

     type-id必須是一個指針、引用、算術類型、函數指針或者成員指針。
它可以把一個指針轉換成一個整數,也可以把一個整數轉換成一個指針(先把一個指針轉換成一個整數,
在把該整數轉換成原類型的指針,還可以得到原先的指針值)。

該運算符的用法比較多。

3.4 const_cast
用法:const_cast (exdivssion)
該運算符用來修改類型的const或volatile屬性。除了const 或volatile修飾之外, type_id和exdivssion的類型是一樣的。
常量指針被轉化成非常量指針,並且仍然指向原來的對象;
常量引用被轉換成非常量引用,並且仍然指向原來的對象;常量對象被轉換成非常量對象。

Voiatile和const類試。舉如下一例:
class B{
public:
int m_iNum;
}
void foo(){
const B b1;
b1.m_iNum = 100; //comile error
B b2 = const_cast(b1);
b2. m_iNum = 200; //fine
}
上面的代碼編譯時會報錯,因爲b1是一個常量對象,不能對它進行改變;
使用const_cast把它轉換成一個常量對象,就可以對它的數據成員任意改變。注意:b1和b2是兩個不同的對象。

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== dynamic_cast .vs. static_cast
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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可用於繼承體系中的向下轉型,即將基類指針轉換爲派生類指針,比static_cast更嚴格更安全。dynamic_cast在執行效率上比static_cast要差一些,但static_cast在更寬上範圍內可以完成映射,這種不加限制的映射伴隨着不安全性。static_cast覆蓋的變換類型除類層次的靜態導航以外,還包括無映射變換、窄化變換(這種變換會導致對象切片,丟失信息)、用VOID*的強制變換、隱式類型變換等...


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== static_cast .vs. reinterpret_cast
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reinterpret_cast是爲了映射到一個完全不同類型的意思,這個關鍵詞在我們需要把類型映射回原有類型時用到它。我們映射到的類型僅僅是爲了故弄玄虛和其他目的,這是所有映射中最危險的。(這句話是C++編程思想中的原話)

static_cast 和 reinterpret_cast 操作符修改了操作數類型。它們不是互逆的; static_cast 在編譯時使用類型信息執行轉換,在轉換執行必要的檢測(諸如指針越界計算, 類型檢查). 其操作數相對是安全的。另一方面;reinterpret_cast 僅僅是重新解釋了給出的對象的比特模型而沒有進行二進制轉換,例子如下:

int n=9; double d=static_cast < double > (n);

 

上面的例子中, 我們將一個變量從 int 轉換到 double。 這些類型的二進制表達式是不同的。要將整數 9 轉換到 雙精度整數 9,static_cast 需要正確地爲雙精度整數 d 補足比特位。其結果爲 9.0。而reinterpret_cast 的行爲卻不同:

int n=9;
double d=reinterpret_cast (n);

這次, 結果有所不同. 在進行計算以後, d 包含無用值. 這是因爲 reinterpret_cast 僅僅是複製 n 的比特位到 d, 沒有進行必要的分析.
因此, 你需要謹慎使用 reinterpret_cast .

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