C++中的類型轉換操作符

一、四種標準C++的類型轉換符

四個轉換符使用方法是相同的語法格式:cast-name<Type>(expression),Type是被轉換值expression的目標類型。

1. dynamic_cast:動態類型轉換,一般用在父類和子類指針或應用的互相轉化;
2. static_cast:靜態類型轉換,一般是普通數據類型轉換(如int m=static_cast<int>(3.14));
3. reinterpret_cast:重新解釋類型轉換,很像c的一般類型轉換操作;
4. const_cast:常量類型轉換,是把cosnt或volatile屬性去掉。

二、static_cast

1. 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。
2. 注意:static_cast不能轉換掉expression的const、volitale、或者__unaligned屬性。

三、dynamic_cast
        主要用於執行“安全的向下轉型(safe down casting)”,也就是說,要確定一個對象是否是一個繼承體系中的一個特定類型。
1. 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); //copile 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。

  向上轉換,比較安全,不再舉例。

  向void*轉換
  如果 type-id 是一個 void* ,運行時檢查將決定表達式的實際類型。結果是一個到 expression 指向的完整對象。例如:
class A { ... };
class B { ... };

void f()
{
  A* pa = new A;
  B* pb = new B;
  void* pv = dynamic_cast< void* >(pa);
  // pv指向一個 A 類型的對象
  ...
  pv = dynamic_cast<void*>(pb);
  // pv 指向一個 B 類型的對象
}

  向下轉換
  如果 type-id 不是 void* ,運行時檢查指向expression 的對象能否轉換爲指向 type-id 類型的對象。
  如果 expression 類型是 type-id 的基類,運行時檢查是否expression 實際是一個指向 type-id 類型的完整對象,如果是,結果返回指向 type-id 類型的完整對象,否則返回 NULL 。例如:
class B { ... };
class D : public B { ... };

void f()
{
  B* pb = new D; // unclear but ok
  B* pb2 = new B;
  // 判斷一個基類指針指向的對象是否是一個指定子類型
  D* pd = dynamic_cast< D* >(pb); //ok: pb實際指向 D, 返回D*
  D* pd2 = dynamic_cast< D* >(pb2); // pb2實際指向 B 而不是 D,轉換失敗, pd2 是 NULL
  ...
}

四、.reinpreter_cast
1. 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)。

五、const_cast
1. 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。
2. 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把它轉換成一個非常量對象,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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