【C++学习】C++中的强制转换

C++中的强制转换

1、旧风格的强制换转换

C 风格（C-style）强制转型如下：

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

函数风格（Function-style）强制转型使用这样的语法：

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

这两种形式之间没有本质上的不同，它纯粹就是一个把括号放在哪的问题。我把这两种形式称为旧风格（old-style）的强制转型。

2、标准C++的类型转换符：static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast

2.1static_cast

用法：static_cast< type-id > ( exdivssion )

该运算符把exdivssion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：

①用于类层次结构中基类和子类之间指针或引用的转换。

进行上行转换（把子类的指针或引用转换成基类表示）是安全的；

进行下行转换（把基类指针或引用转换成子类表示）时，由于没有动态类型检查，所以是不安全的。

如果涉及到类的话，static_cast只能在有相互联系的类型中进行相互转换,不一定包含虚函数。

②用于基本数据类型之间的转换，如把int转换成char，把int转换成enum。这种转换的安全性也要开发人员来保证。不能用于系统数据类型指针之间的转化。

③把空指针转换成目标类型的空指针。

④把任何类型的表达式转换成void类型。

注意：static_cast不能转换掉exdivssion的const、volitale、或者__unaligned属性。

2.2dynamic_cast

用法：dynamic_cast< type-id > ( exdivssion )

该运算符把exdivssion转换成type-id类型的对象。Type-id必须是类的指针、类的引用或者void *；

如果type-id是类指针类型，那么exdivssion也必须是一个指针，如果type-id是一个引用，那么exdivssion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。

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(pb);

D *pd2 = dynamic_cast(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。

使用dynamic_cast进行转换的，基类中一定要有虚函数，否则编译不通过。

B中需要检测有虚函数的原因：类中存在虚函数，就说明它有想要让基类指针或引用指向派生类对象的情况，此时转换才有意义。

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。

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）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（cross cast）。如下代码所示。

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(pb); //compile error

D *pd2 = dynamic_cast(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的转换则是允许的，结果是空指针。

dynamic_cast转换如果成功的话返回的是指向类的指针或引用，转换失败的话则会返回NULL。

2.3reinterpret_cast

用法：reinterpret_cast(exdivssion)

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）。

这个运算符需要谨慎使用。

2.4const_cast

用法：const_cast<>(exdivssion)

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exdivssion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。

Volatile和const类试。举如下一例：

class B{

public:

int m_iNum;

}

void foo(){

const B b1;

b1.m_iNum = 100; //comile error

B b2 = const_cast(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。

3、对比

dynamic_cast .vs. static_cast

class B { ... };

class D : public B { ... };

void f(B* pb)

{

D* pd1 = dynamic_cast(pb);

D* pd2 = static_cast(pb);

}

If pb really points to an object of type D, thenpd1 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 thecomplete 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 oftype D and simply returns a pointer to that supposed D object.

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 reinterdivt_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；reinterdivt_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reinterdivt_cast 的行为却不同:

int n=9;

double d=reinterdivt_cast (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.