總結C++中的所有強制轉換函數(const_cast,reinterpret_cast,static_cast,dynamic_cast)

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總結C++中的所有強制轉換函數(const_cast,reinterpret_cast,static_cast,dynamic_cast)


C 風格(C-style)強制轉型如下:

(T) expression // cast expression to be of type T

函數風格(Function-style)強制轉型使用這樣的語法:

T(expression) // cast expression to be of type T

這兩種形式之間沒有本質上的不同,它純粹就是一個把括號放在哪的問題。我把這兩種形式稱爲舊風格(old-style)的強制轉型。

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

3.1 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。


3.2 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<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 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。


3.3 reinpreter_cast
用法:reinpreter_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<type_id> (expression)
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。

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== dynamic_cast .vs. static_cast
== ===========================================

class B { ... };
class D : public B { ... };

void f(B* pb)
{

D* pd1 = dynamic_cast<D*>(pb);

D* pd2 = static_cast<D*>(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...


== ===========================================
== static_cast .vs. reinterpret_cast
== ================================================

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<double & > (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.
#
# 標準c++中主要有四種強制轉換類型運算符:  
#   
# const_cast,reinterpret_cast,static_cast,dynamic_cast等等。  
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#   
#   
#   
# 1)static_cast<T*>(a)  
#   
# 將地址a轉換成類型T,T和a必須是指針、引用、算術類型或枚舉類型。  
#   
# 表達式static_cast<T*>(a), a的值轉換爲模板中指定的類型T。在運行時轉換過程中,不進行類型檢查來確保轉換的安全性。  
#   
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#   
# 例子:  
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# class B { ... };  
#   
# class D : public B { ... };  
#   
# void f(B* pb, D* pd)  
#   
# {  
#   
#     D* pd2 = static_cast<D*>(pb);        // 不安全, pb可能只是B的指針  
#   
#   
#   
#   
#     B* pb2 = static_cast<B*>(pd);        // 安全的  
#   
#     ...  
#   
# }  
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#

# 2)dynamic_cast<T*>(a)  
#   
# 完成類層次結構中的提升。T必須是一個指針、引用或無類型的指針。a必須是決定一個指針或引用的表達式。  
#   
# 表達式dynamic_cast<T*>(a) 將a值轉換爲類型爲T的對象指針。如果類型T不是a的某個基類型,該操作將返回一個空指針。  
#   
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#   
#   
# 例子:  
#   
# class A { ... };  
#   
# class B { ... };  
#   
# void f()  
#   
# {  
#   
#    A* pa = new A;  
#   
#    B* pb = new B;  
#   
#   void* pv = dynamic_cast<A*>(pa);  
#   
#   // pv 現在指向了一個類型爲A的對象  
#   
#    ...  
#   
#    pv = dynamic_cast<B*>(pb);  
#   
#   // pv 現在指向了一個類型爲B的對象  
#   
# }  
#   
#   
#   
#   
# 3)const_cast<T*>(a)  
#   
# 去掉類型中的常量,除了const或不穩定的變址數,T和a必須是相同的類型。  
#   
# 表達式const_cast<T*>(a)被用於從一個類中去除以下這些屬性:const, volatile, 和 __unaligned。  
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#   
#   
#   
# 例子:  
#   
#   
#   
#   
#   
#   
#   
# class A { ... };  
#   
# void f()  
#   
# {  
#   
# const A *pa = new A;//const對象  
#   
# A *pb;//非const對象  
#   
#   
#   
#   
# //pb = pa; // 這裏將出錯,不能將const對象指針賦值給非const對象  
#   
# pb = const_cast<A*>(pa); // 現在OK了  
#   
# ...  
#   
# }  
#

# 4)reinterpret_cast<T*>(a)  
#   
# 任何指針都可以轉換成其它類型的指針,T必須是一個指針、引用、算術類型、指向函數的指針或指向一個類成員的指針。  
#   
# 表達式reinterpret_cast<T*>(a)能夠用於諸如char* 到 int*,或者One_class* 到 Unrelated_class*等類似這樣的轉換,因此可能是不安全的。  
#   
#   
#   
#   
# 例子:  
#   
# class A { ... };  
#   
# class B { ... };  
#   
# void f()  
#   
# {  
#   
#    A* pa = new A;  
#   
#   void* pv = reinterpret_cast<A*>(pa);  
#   
#   // pv 現在指向了一個類型爲B的對象,這可能是不安全的  
#   
#    ...  
#   
# }
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