static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast和const_cast之間的區別

C-style cast舉例:

 int i;

 double d;

 i = (int) d;

 

上面的代碼就是本來爲double類型的d,通過(int)d將其轉換成整形值,並將該值賦給整形變量i (注意d本身的值並沒有發生改變)。這就是典型的c-style類型轉換。

 

下面是一個簡單的程序:

#include <iostream>

using namespace std;

 

int main(void)

{

         int i;

         double d = 11.29;

 

         i = (int)d;

         cout << i << endl;

         cout << d << endl;

 

         return 0;

}

輸出結果:

11

11.29

 

我們發現d值本身並沒有發生任何變化。

 

在簡單的情況下,上面這種類型轉換可以很好地工作,但在C++中往往還是不夠的,爲此ANSI-C++新標準定義的四個轉換符,即static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast和const_cast。同時在C++環境中,原先的C-Style的類型轉換仍舊可以使用。

 

1)  static_cast

    用法:static_cast <typeid> (expression)

    說明:該運算符把expression轉換爲typeid類型,但沒有運行時類型檢查來確保轉換的安全性。

    用途:

    a) 用於類層次結構中基類和派生類之間指針或者引用的轉換。up-casting (把派生類的指針或引用轉換成基類的指針或者引用表示)是

    安全的;down-casting(把基類指針或引用轉換成子類的指針或者引用)是不安全的。

    b) 用於基本數據類型之間的轉換,如把int轉換成char,這種轉換的安全性也要由開發人員來保證。

    c) 可以把空指針轉換成目標類型的空指針(null pointer)。

    d) 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。

 

2)  dynamic_cast

    用法:dynamic_cast <typeid> (expression)

    說明:該運算符把expression轉換成typeid類型的對象。typeid必須是類的指針、類的引用或者void*。如果typeid是類的指針類型,

        那麼expression也必須是指針,如果typeid是一個引用,那麼expression也必須是一個引用。一般情況下,dynamic_cast用

        於具有多態性的類(即有虛函數的類)的類型轉換。

 

               dynamic_cast依賴於RTTI信息,其次,在轉換時,dynamic_cast會檢查轉換的source對象是否真的可以轉換成target類型,

       這種檢查不是語法上的,而是真實情況的檢查。先看RTTI相關部分,通常,許多編譯器都是通過vtable找到對象的RTTI信息

       的,這也就意味着,如果基類沒有虛方法,也就無法判斷一個基類指針變量所指對象的真實類型,這時候,dynamic_cast只能

       用來做安全的轉換,例如從派生類指針轉換成基類指針。而這種轉換其實並不需要dynamic_cast參與。也就是說,dynamic_cast

       是根據RTTI記載的信息來判斷類型轉換是否合法的。

 

    用途:主要用於類層次之間的up-casting和down-casting,還可以用於類之間的交叉轉換。在進行down-casting時,dynamic_cast

        具有類型檢查的功能,比static_cast更安全。檢測在運行時進行。如果被轉換的指針不是一個被請求的有效完整的對象指針,

        返回值爲NULL。當用於多態類型時,它允許任意的隱式類型轉換以及相反過程。不過,與static_cast不同,在後一種情況裏

        (注:即隱式轉 換的相反過程),dynamic_cast會檢查操作是否有效。也就是說,它會檢查轉換是否會返回一個被請求的有

        效的完整對象。

    注意:dynamic_cast不能轉換掉expression的const、volitale或者__unaligned屬性。

 

3)   reinterpret_cast

     用法:reinterpret_cast <typeid>(expression)

     說明:轉換一個指針爲其他類型的指針,也允許將一個指針轉換爲整數類型,反之亦然。這個操作符能夠在非相關的類型之間進行

        轉換。操作結果只是簡單的從一個指針到別的指針的值的二進制拷貝,在類型之間指向的內容不做任何類型的檢查和轉換。這

        是一個強制轉換。使用時有很大的風險,慎用之。

     注意:reinterpret _cast不能轉換掉expression的const、volitale或者__unaligned屬性。

 

4)   const_cast

     用法:const_cast<typeid>(expression)

     說明:這個類型操縱傳遞對象的const屬性,或者是設置或者是移除。如:

           Class C{…}

           const C* a = new C;

           C* b = const_cast<C*>(a);

           如果將上面的const_cast轉換成其他任何其他的轉換,編譯都不能通過,出錯的信心大致如下:

           “…cannot convert from 'const class C *' to 'class C *'”。

  

     下面的代碼是4中casting方法的典型用法示例:

     #include <iostream>

     using namespace std;

 

     class Base

     {

     public:

         int _base;

         virtual void printinfo()

         {

              cout << _base << endl;

         }

     };

 

     class Derived : public Base

     {

     public:

         int _derived;

         virtual void printinfo()

         {

              cout << _derived << endl;

         }

     };

 

     int main(void)

     {

         Base b1;

         Derived d1;

         int aInt = 10;

         long aLong = 11;

         float aFloat = 11.11f;

         double aDouble = 12.12;

 

         Derived* pd = static_cast<Derived*>(&b1);                          // down-casting          不安全

         Base* pb = static_cast<Base*>(&d1);                                  // up-casting                安全

         Derived& d = static_cast<Derived&>(b1);                            // down-casting          不安全

         Base& b = static_cast<Base&>(d1);                                     // up-casting                安全

 

         aInt = static_cast<int>(aFloat);                                               // 基本數據類型轉換

         void* sth = static_cast<void*>(&aDouble);                           // double指針類型轉換成void指針類型

         double* bDouble = static_cast<double*>(sth);                   // void指針類型轉換成double指針類型

         cout << *bDouble << endl;

 

         Base* pb1 = dynamic_cast<Base*>(&d1);

         //Derived* pd1 = dynamic_cast<Derived*>(&b1);                // 編譯時有warning,運行時出錯

 

         int bInt = reinterpret_cast<int>(pb1);                                      // 將地址或指針轉換成整數

         cout << bInt << endl;

         pb1 = reinterpret_cast<Base*>(bInt);                                    // 將整數轉換成地址或指針

 

         int* cInt = reinterpret_cast<int*>(&aFloat);                            // 這個轉換的結果會出乎意料

         cout << (int)*cInt << endl;

 

         const Base* bBase = new Base();

         Base* cBase = const_cast<Base*>(bBase);

         //Base* dBase = dynamic_cast<Base*>(bBase);               // 不能通過編譯

         //Base* eBase = static_cast<Base*>(bBase);                    // 不能通過編譯

         //Base* fBase = reinterpret_cast<Base*>(bBase);            // 不能通過編譯

 

         return 0;

}

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