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標准C++中的類型轉換教程

編輯:關於C語言
 

標准C++類型轉換符:
static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、const_cast。

1)static_cast
用法:static_cast < type-id > ( expression )
該運算符把expression轉換為type-id類型,但沒有運行時類型檢查,從而保證轉換的安全性。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)是安全的;
  進行下行轉換(把基類的指針或引用轉換成子類)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等,這種轉換的安全性也要開發人員來保證。
把空指針轉換成目標類型的空指針。
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 < type-id > ( expression )
該運算符把expression轉換為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,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;
在類層次間進行下行轉換時,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中,只有定義了虛函數的類才有虛函數表,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)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(參看6))。

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,因為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。

5)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);
}
dynamic_cast可用於繼承體系中的向下轉型,即將基類指針轉換為派生類指針,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在更寬上范圍內可以完成映射,這種不加限制的映射伴隨著不安全性。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...

6)static_cast .vs. reinterpret_cast
reinterpret_cast是為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為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需要正確地為雙精度整數d補足比特位。其結果為 9.0。而reinterpret_cast 的行為卻不同:
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。這是因為reinterpret_cast僅僅是復制 n的比特位到d, 沒有進行必要的分析。

 
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