static_cast, dynamic_cast, const_cast探討

 首先回顧一下C++類型轉換：

C++類型轉換分爲：隱式類型轉換和顯式類型轉換 又稱爲“標準轉換”，包括以下幾種情況： 1) 算術轉換(Arithmetic conversion) : 在混合類型的算術表達式中, 最寬的數據類型成爲目標轉換類型。

 

int ival = 3; double dval = 3.14159; ival + dval;//ival被提升爲double類型

2)一種類型表達式賦值給另一種類型的對象：目標類型是被賦值對象的類型

int *pi = 0; // 0被轉化爲int *類型 ival = dval; // double->int

例外：void指針賦值給其他指定類型指針時，不存在標準轉換，編譯出錯 3)將一個表達式作爲實參傳遞給函數調用，此時形參和實參類型不一致：目標轉換類型爲形參的類型

extern double sqrt(double); cout << "The square root of 2 is " << sqrt(2) << endl; //2被提升爲double類型：2.0

4)從一個函數返回一個表達式，表達式類型與返回類型不一致：目標轉換類型爲函數的返回類型

double difference(int ival1, int ival2) {     return ival1 - ival2;     //返回值被提升爲double類型 }

第2部分. 顯式類型轉換

被稱爲“強制類型轉換”(cast) C     風格： (type-id) C++風格： static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast..

 

 

關於強制類型轉換的問題，很多書都討論過，寫的最詳細的是C++ 之父的《C++ 的設計和演化》。最好的解決方法就是不要使用C風格的強制類型轉換，而是使用標準C++的類型轉換符：static_cast, dynamic_cast。標準C++中有四個類型轉換符：static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast。下面對它們一一進行介紹。

static_cast

用法：static_cast < type-id > ( expression )

說明：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。

來源：爲什麼需要static_cast強制轉換？ 情況1：void指針->其他類型指針 情況2：改變通常的標準轉換 情況3：避免出現可能多種轉換的歧義

它主要有如下幾種用法：

• 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指針或引用）時，由於沒有動態類型檢查，所以是不安全的。
• 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。
• 把void指針轉換成目標類型的指針(不安全!!)
• 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 )

說明：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。

來源：爲什麼需要dynamic_cast強制轉換？ 簡單的說，當無法使用virtual函數的時候 典型案例： Wicrosoft公司提供給我們一個類庫，其中提供一個類Employee.以頭文件Eemployee.h和類庫.lib分發給用戶 顯然我們並無法得到類的實現的源代碼

//Emplyee.h class Employee  { public:     virtual int salary(); }; class Manager : public Employee { public:      int salary(); }; class Programmer : public Employee { public:     int salary(); };

我們公司在開發的時候建立有如下類:

class MyCompany { public:     void payroll(Employee *pe);     // }; void MyCompany::payroll(Employee *pe) {     //do something }

但是開發到後期，我們希望能增加一個bonus()的成員函數到W$公司提供的類層次中。 假設我們知道源代碼的情況下，很簡單，增加虛函數：

//Emplyee.h class Employee  { public:     virtual int salary();     virtual int bonus(); }; class Manager : public Employee { public:      int salary(); }; class Programmer : public Employee { public:     int salary();     int bonus(); }; //Emplyee.cpp int Programmer::bonus() {     // }

payroll()通過多態來調用bonus()

class MyCompany { public:     void payroll(Employee *pe);     // }; void MyCompany::payroll(Employee *pe) {     //do something     //pe->bonus(); }

但是現在情況是，我們並不能修改源代碼，怎麼辦？dynamic_cast華麗登場了！ 在Employee.h中增加bonus()聲明，在另一個地方定義此函數，修改調用函數payroll().重新編譯，ok

//Emplyee.h class Employee  { public:     virtual int salary(); }; class Manager : public Employee { public:      int salary(); }; class Programmer : public Employee { public:     int salary();     int bonus();//直接在這裏擴展 }; //somewhere.cpp int Programmer::bonus() {     //define }

class MyCompany { public:     void payroll(Employee *pe);     // }; void MyCompany::payroll(Employee *pe) {     Programmer *pm = dynamic_cast<Programmer *>(pe);          //如果pe實際指向一個Programmer對象,dynamic_cast成功，並且開始指向Programmer對象起始處     if(pm)     {         //call Programmer::bonus()     }     //如果pe不是實際指向Programmer對象，dynamic_cast失敗，並且pm = 0     else     {         //use Employee member functions     } }

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 Base { public:     int m_iNum;     virtual void foo(); }; class Derived:public Base { public:     char *m_szName[100]; }; void func(Base *pb) {     Derived *pd1 = static_cast<Derived *>(pb);     Derived *pd2 = dynamic_cast<Derived *>(pb); }

在上面的代碼段中， 如果pb實際指向一個Derived類型的對象，pd1和pd2是一樣的，並且對這兩個指針執行Derived類型的任何操作都是安全的； 如果pb實際指向的是一個Base類型的對象，那麼pd1將是一個指向該對象的指針，對它進行Derived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(即0，因爲dynamic_cast失敗)。 另外要注意：Base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<Inside c++ object model>）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 Base { public:     int m_iNum;     virtual void f(){} }; class Derived1 : public Base { }; class Derived2 : public Base { }; void foo() {     derived1 *pd1 = new Drived1;     pd1->m_iNum = 100;     Derived2 *pd2 = static_cast<Derived2 *>(pd1); //compile error     Derived2 *pd2 = dynamic_cast<Derived2 *>(pd1); //pd2 is NULL     delete pd1; }

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。

reinpreter_cast

用法：reinpreter_cast<type-id> (expression)

說明：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。

const_cast

用法：const_cast<type_id> (expression)

說明：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expression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<B>(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。

第1部分. 隱式類型轉換