C++ 学习 (static_cast、 volatile 等)

volatile ,变量修饰符,用于表示此变量是变化的,存取值时,会从内存直接读取,而不进行优化。
注意:
(1) 可以把一个非 volatile int 赋给 volatile int,但是不能把非 volatile 对象赋给一个 volatile 对象。
(2) 除了基本类型外,对用户定义类型也可以用 volatile 类型进行修饰。
(3) C++ 中一个有 volatile 标识符的类只能访问它接口的子集,一个由类的实现者控制的子集。用户只能用 const_cast 来获得对类型接口的完全访问。此外, volatile 向 const 一样会从类传递到它的成员。

一般说来,volatile用在如下的几个地方:
中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile;
多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile;
存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明,因为每次对它的读写都可能由不同意义。
参考:
http://www.cnblogs.com/Chase/archive/2010/07/05/1771700.html
http://blog.csdn.net/wwang196988/article/details/6623387

上行转换 下行转换
上行转换(up-casting)
上行转换的“上”表示沿继承链向上走(向父类的方向走)。
下行转换(down-casting)
下”表示沿着继承链向下走(向子类的方向走)。
上行转换一般是安全的,下行转换很可能是不安全的。
针对类指针的问题,C++特别设计了更加细致的转换方法:
static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast和const_cast

static_cast(静态类型转换)
用法:static_cast <typename> (expression)
说明:该运算符把expression转换为typename类型,但没有运行时类型检查来确保转换的安全性。
用途:
a) 用于类层次结构中基类和派生类之间指针或者引用的转换。up-casting (把派生类的指针或引用转换成基类的指针或者引用表示)是
安全的;down-casting(把基类指针或引用转换成子类的指针或者引用)是不安全的。
b) 用于基本数据类型之间的转换,如把int转换成char,这种转换的安全性也要由开发人员来保证。
c) 可以把空指针转换成目标类型的空指针(null pointer)。
d) 把任何类型的表达式转换成void类型。
注意: static_cast不能转换掉expression的const、volitale或者__unaligned属性。

但是static_cast 相对来说已经安全很多了


#include <iostream>
using namespace std;

class CDummy {
    float i,j;
};

class CAddition {
    int x,y;
  public:
    CAddition (int a, int b) { x=a; y=b; }
    int result() { return x+y;}
};

int main () {
  int a = 1;
  double b = static_cast<double> (a); //ok
  CDummy d;
  CAddition * padd;
  padd = (CAddition *) (&d);//ok,虽然是不安全的下行转换,但是编译器并没有报错
  //padd = static_cast< CAddition * > (&d);  error, 报错
  //Untitled1.cpp|22|error: invalid static_cast from type     //'CDummy*' to type 'CAddition*'|

  cout << padd->result();
  return 0;
}

dynamic_cast (expression) 动态转换
参考:
http://www.cnblogs.com/findumars/archive/2012/04/08/2437901.html
http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/typecasting/
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/cby9kycs
用法:dynamic_cast (expression)
具有类型检查的功能,比static_cast更安全。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。
说明:该运算符把expression转换成typeid类型的对象。typeid必须是类的指针、类的引用或者void*。如果typeid是类的指针类型,
那么expression也必须是指针,如果typeid是一个引用,那么expression也必须是一个引用。一般情况下,dynamic_cast用
于具有多态性的类(即有虚函数的类)的类型转换。
dynamic_cast依赖于RTTI信息,在转换时,dynamic_cast会检查转换的source对象是否真的可以转换成target类型,
这种检查不是语法上的,而是真实情况的检查。先看RTTI相关部分,通常,许多编译器都是通过vtable找到对象的RTTI信息 的,这也就意味着,如果基类没有虚方法,也就无法判断一个基类指针变量所指对象的真实类型,这时候,dynamic_cast只能
用来做安全的转换,例如从派生类指针转换成基类指针。而这种转换其实并不需要dynamic_cast参与。也就是说,dynamic_cast 是根据RTTI记载的信息来判断类型转换是否合法的。
注意:dynamic_cast不能转换掉expression的const、volitale或者__unaligned属性。

#include <iostream>
using namespace std;
class CBase { };
class CDerived: public CBase { };

int main()
{
CBase b; CBase* pb;
CDerived d; CDerived* pd;

pb = dynamic_cast<CBase*>(&d);     // ok: derived-to-base
pd = dynamic_cast<CDerived*>(&b);  // wrong: base-to-derived
}

但是改成这样

class CBase {virtual void dummy() {}  };

OK的,但是当我们输出pb,pd的时候问题来了:
0x28fef0
0
pd是0,也就是NULL
这正是dynamic_cast提升安全性的功能,dynamic_cast可以识别出不安全的下行转换,但并不抛出异常,而是将转换的结果设置成null(空指针)。

下面我们来看一个很神奇的事情

#include <iostream>
#include <exception>
using namespace std;

class CBase { virtual void dummy() {} };
class CDerived: public CBase { int a; };

int main () {
  try {
    CBase * pba = new CDerived;
    CBase * pbb = new CBase;
    CDerived * pd;

    pd = dynamic_cast<CDerived*>(pba);
    if (pd==0) cout << "Null pointer on first type-cast" << endl;

    pd = dynamic_cast<CDerived*>(pbb);
    if (pd==0) cout << "Null pointer on second type-cast" << endl;

  } catch (exception& e) {cout << "Exception: " << e.what();}
  return 0;
}

输出结果是:Null pointer on second type-cast

两个dynamic_cast都是下行转换,第一个转换是安全的,因为指向对象的本质是子类,转换的结果使子类指针指向子类,天经地义;第二个转换是不安全的,因为指向对象的本质是父类,“指鹿为马”或指向不存在的空间很可能发生!
最后补充一个特殊情况,当待转换指针是void*或者转换目标指针是void*时,dynamic_cast认为空指针的转换安全的,但这里类A和类B必须是多态的,包含虚函数,若不是,则会编译报错。

reinterpret_cast (expression) 重解释转换
说明:转换一个指针为其他类型的指针,也允许将一个指针转换为整数类型,反之亦然。这个操作符能够在非相关的类型之间进行
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。这
是一个强制转换。使用时有很大的风险,慎用之。
注意:reinterpret _cast不能转换掉expression的const、volitale或者__unaligned属性。
这个转换是最“不安全”的,两个没有任何关系的类指针之间转换都可以用这个转换实现,

const_cast (expression) 常量向非常量转换
说明:这个类型操纵传递对象的const属性,或者是设置或者是移除。如:

Class C{…}

           const C* a = new C;

           C* b = const_cast<C*>(a);

如果将上面的const_cast转换成其他任何其他的转换,编译都不能通过,出错的信心大致如下:
“…cannot convert from ‘const class C ’ to ‘class C ‘”。

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