使用标准
C++
的类型转换符:static_cast
、dynamic_cast
、reinterpret_cast
和const_cast
。
static_cast
用法:static_cast<type_id> (expression)
该运算符把expression
转换为type-id
类型,但没有运行时类型检查来保证转换的安全性。它主要有如下几种用法:
- 用于类层次结构中基类和派生类之间指针或引用的转换 进行上行转换(把派生类的指针或引用转换成基类表示)是安全的进行下行转换(把基类的指针或引用转换为派生类表示),由于没有动态类型检查,所以是不安全的
- 用于基本数据类型之间的转换,如把
int
转换成char
。这种转换的安全也要开发人员来保证 - 把空指针转换成目标类型的空指针
- 把任何类型的表达式转换为
void
类型
注意:
static_cast
不能转换掉expression
的const
、volitale
或者__unaligned
属性。
dynamic_cast
用法:dynamic_cast<type_id> (expression)
该运算符把expression
转换成type_id
类型的对象。type_id
必须是类的指针、引用或者void*
;
有条件转换,动态类型转换,运行时类型安全检查(转换失败返回NULL
):
1. 安全的基类和子类之间转换。
2. 必须要有虚函数。
3. 相同基类不同子类之间的交叉转换。但结果是NULL
。
如果type_id
是类指针类型,那么expression
也必须是一个指针,如果type_id
是一个引用,那么expression
也必须是一个引用。
dynamic_cast
主要用于类层次间的上行转换和下行转换,还可以用于类之间的交叉转换。
在类层次间进行上行转换时,dynamic_cast
和static_cast
的效果是一样的;
在进行下行转换时,dynamic_cast
具有类型检查的功能,比static_cast
更安全。
dynamic_cast
只用于对象的指针和引用。当用于多态类型时,它允许任意的隐式类型转换以及相反过程。不过,与static_cast
不同,在后一种情况里(注:即隐式转换的相反过程),dynamic_cast
会检查操作是否有效。也就是说,它会检查转换是否会返回一个被请求的有效的完整对象。
检测在运行时进行。如果被转换的指针不是一个被请求的有效完整的对象指针,返回值为NULL
.
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);
}
在上面的代码段中,如果pb
指向一个D
类型的对象,pd1
和pd2
是一样的,并且对这两个指针执行D
类型的任何操作都是安全的;
但是,如果pb
指向的是一个B
类型的对象,那么pd1
将是一个指向该对象的指针,对它进行D
类型的操作将是不安全的(如访问m_szName
),而pd2
将是一个空指针。
另外要注意:B
要有虚函数,否则会编译出错;static_cast
则没有这个限制。这是由于运行时类型检查需要运行时类型信息,而这个信息存储在类的虚函数表(关于虚函数表的概念,详细可见<Inside c++ object model>
)中,只有定义了虚函数的类才有虚函数表,没有定义虚函数的类是没有虚函数表的。
另外,dynamic_cast
还支持交叉转换,如下所示。
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;
}
在函数foo
中,使用static_cast
进行转换是不被允许的,将在编译时出错,而使用dynamic_cast
转换则是允许的,结果是空指针。
reinterpret_cast
用法:reinterpret_cast<type_id> (expression)
type-id
必须是一个指针、引用、算术类型、函数指针或者成员指针。它可以把一个指针转换成一个整数,也可以把一个整数转换成一个指针(先把一个指针转换成一个整数, 在把该整数转换成原类型的指针,还可以得到原先的指针值)。
这个操作符能够在非相关的类型之间转换。操作结果只是简单的从一个指针到别的指针的值的二进制拷贝。在类型之间指向的内容不做任何类型的检查和转换。如果情况是从一个指针到整型的拷贝,内容的解释是系统相关的,所以任何的实现都不是方便的。一个转换到足够大的整型能够包含它的指针是能够转换回有效的指针的。
该运算符的用法比较多。
(static_cast .
与. reinterpret_cast
比较,见下面 )
该运算符平台移植性比较差。
const_cast
用法:const_cast<type_id> (expression)
该运算符用来修改类型的const
或volatile
属性。除了const
或volatile
修饰之外, type_id
和expression
的类型是一样的。
- 常量指针被转化成非常量指针,并且仍然指向原来的对象;
- 常量引用被转换成非常量引用,并且仍然指向原来的对象;
- 常量对象被转换成非常量对象。
它允许子类类型的指针转换为父类类型的指针(这是一个有效的隐式转换),同时,也能够执行相反动作:转换父类为它的子类。
这个转换类型操纵传递对象的const
属性,或者是设置或者是移除
volatile
和const
类型,举例如下所示。
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
}
上面的代码编译时会报错,因为b1
是一个常量对象,不能对它进行改变;
使用const_cast
把它转换成一个非常量对象,就可以对它的数据成员任意改变。注意:b1
和b2
是两个不同的对象。
比较
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);
}
即dynamic_cast
可用于继承体系中的向下转型,即将基类指针转换为派生类指针,比static_cast
更严格更安全。dynamic_cast
在执行效率上比static_cast
要差一些,但static_cast
在更宽上范围内可以完成映射,这种不加限制的映射伴随着不安全性。static_cast
覆盖的变换类型除类层次的静态导航以外,还包括无映射变换、窄化变换(这种变换会导致对象切片,丢失信息)、用VOID*
的强制变换、隐式类型变换等…
static_cast vs reinterpret_cast
reinterpret_cast
是为了映射到一个完全不同类型的意思,这个关键词在我们需要把类型映射回原有类型时用到它。我们映射到的类型仅仅是为了故弄玄虚和其他目的,这是所有映射中最危险的。(这句话是C++
编程思想中的原话)
static_cast 和 reinterpret_cast
操作符修改了操作数类型。它们不是互逆的; static_cast
在编译时使用类型信息执行转换,在转换执行必要的检测(诸如指针越界计算, 类型检查). 其操作数相对是安全的。另一方面;reinterpret_cast
仅仅是重新解释了给出的对象的比特模型而没有进行二进制转换, 例子如下:
int n=9;
double d=static_cast < double > (n);
上面的例子中, 我们将一个变量从 int
转换到 double
。这些类型的二进制表达式是不同的。 要将整数 9 转换到 双精度整数 9,static_cast
需要正确地为双精度整数 d
补足比特位。其结果为 9.0
。
而reinterpret_cast 的行为却不同:
int n=9;
double d=reinterpret_cast<double & > (n);
这次, 结果有所不同. 在进行计算以后, d
包含无用值. 这是因为 reinterpret_cast
仅仅是复制 n
的比特位到 d
, 没有进行必要的分析.
因此, 你需要谨慎使用 reinterpret_cast
.
补充:
(1)static_cast
:在功能上基本上与C
风格的类型转换一样强大,含义也一样。它有功能上的限制。例如,你不能用static_cast
像用C
风格转换一样把struct
转换成int
类型或者把double
类型转换成指针类型。另外,static_cast
不能从表达式中去除const
属性,因为另一个新的类型转换符const_cast
有这样的功能。
可以静态决议出类型的转换可能性,即使是在继承体系中,即使包括了多重继承和虚继承,只要可以进行静态决议就可以转换成功
(2)const_cast
:用于类型转换掉表达式的const
或volatile
属性。通过使用const_cast
,你向人们和编译器强调你通过类型转换想做的只是改变一些东西的constness
或者volatieness
属性。这个含义被编译器所约束。如果你试图使用const_cast
来完成修改constness
或者volatileness
属性之外的事情,你的类型转换将被拒绝。
(3)dynamic_cast
:它被用于安全地沿着类的继承关系向下进行类型转换。这就是说,你能用dynamic_cast
把指向基类的指针或引用转换成指向其派生类或其兄弟类的指针或引用,而且你能知道转换是否成功。失败的转换将返回空指针(当对指针进行类型转换时)或者抛出异常(当对引用进行类型转换时)。
(4)reinterpret_cast
:使用这个操作符的类型转换,其转换结果几乎都是执行期定义。因此,使用reinterpret_cast
的代码很难移植。reinterpret_casts
的最普通的用途就是在函数指针类型之间进行转换。
## C++的四种强制转型形式每一种适用于特定的目的:
dynamic_cast
主要用于执行“安全的向下转型(safe downcasting
)”,也就是说,要确定一个对象是否是一个继承体系中的一个特定类型。它是唯一不能用旧风格语法执行的强制转型,也是唯一可能有重大运行时代价的强制转型。static_cast
可以被用于强制隐型转换(例如,non-const
对象转型为const
对象,int
转型为double
,等等),它还可以用于很多这样的转换的反向转换(例如,void*
指针转型为有类型指针,基类指针转型为派生类指针),但是它不能将一个const
对象转型为non-const
对象(只有const_cast
能做到),它最接近于C-style
的转换。const_cast
一般用于强制消除对象的常量性。它是唯一能做到这一点的C++
风格的强制转型。reinterpret_cast
是特意用于底层的强制转型,导致实现依赖(implementation-dependent
)(就是说,不可移植)的结果,例如,将一个指针转型为一个整数。这样的强制转型在底层代码以外应该极为罕见。