static_cast, dynamic_cast, const_cast笔记

C++类型转换分为:隐式类型转换和显式类型转换

第1部分. 隐式类型转换

又称为“标准转换”,包括以下几种情况:
1) 算术转换(Arithmetic conversion) : 在混合类型的算术表达式中, 最宽的数据类型成为目标转换类型。

1 int ival = 3;
2 double dval = 3.14159;
3 ival + dval;//ival被提升为double类型

2)一种类型表达式赋值给另一种类型的对象:目标类型是被赋值对象的类型

1 int *pi = 0; // 0被转化为int *类型
2 ival = dval; // double->int

例外:void指针赋值给其他指定类型指针时,不存在标准转换,编译出错

3)将一个表达式作为实参传递给函数调用,此时形参和实参类型不一致:目标转换类型为形参的类型

1 extern double sqrt(double);
2 
3 cout << "The square root of 2 is " << sqrt(2) << endl;
4 //2被提升为double类型:2.0

4)从一个函数返回一个表达式,表达式类型与返回类型不一致:目标转换类型为函数的返回类型

1 double difference(int ival1, int ival2)
2 {
3     return ival1 - ival2;
4     //返回值被提升为double类型
5 }
 

第2部分. 显式类型转换

被称为“强制类型转换”(cast)
C     风格: (type-id)
C++风格: static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast..

 

关于强制类型转换的问题,很多书都讨论过,写的最详细的是C++ 之父的《C++ 的设计和演化》。最好的解决方法就是不要使用C风格的强制类型转换,而是使用标准C++的类型转换符:static_cast, dynamic_cast。标准C++中有四个类型转换符:static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast。下面对它们一一进行介绍。

static_cast:
用法:static_cast < type-id > ( expression )
说明: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。
 
来源:为什么需要static_cast强制转换?
情况1:void指针->其他类型指针
情况2:改变通常的标准转换
情况3:避免出现可能多种转换的歧义
 
它主要有如下几种用法:
  • 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指针或引用)时,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,把int转换成enum。这种转换的安全性也要开发人员来保证。
  • 把void指针转换成目标类型的指针(不安全!!)
  • 把任何类型的表达式转换成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 )
说明: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、类的引用或者void *;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。
 
来源:为什么需要dynamic_cast强制转换?
简单的说,当无法使用virtual函数的时候

典型案例:
Wicrosoft公司提供给我们一个类库,其中提供一个类Employee.以头文件Eemployee.h和类库.lib分发给用户
显然我们并无法得到类的实现的源代码
 1 //Emplyee.h
 2 class Employee 
 3 {
 4 public:
 5     virtual int salary();
 6 };
 7 
 8 class Manager : public Employee
 9 {
10 public: 
11     int salary();
12 };
13 
14 class Programmer : public Employee
15 {
16 public:
17     int salary();
18 };

我们公司在开发的时候建立有如下类:


 1 class MyCompany
 2 {
 3 public:
 4     void payroll(Employee *pe);
 5     //
 6 };
 7 
 8 void MyCompany::payroll(Employee *pe)
 9 {
10     //do something
11 }

但是开发到后期,我们希望能增加一个bonus()的成员函数到W$公司提供的类层次中。
假设我们知道源代码的情况下,很简单,增加虚函数:


 1 //Emplyee.h
 2 class Employee 
 3 {
 4 public:
 5     virtual int salary();
 6     virtual int bonus();
 7 };
 8 
 9 class Manager : public Employee
10 {
11 public: 
12     int salary();
13 };
14 
15 class Programmer : public Employee
16 {
17 public:
18     int salary();
19     int bonus();
20 };
21 
22 //Emplyee.cpp
23 
24 int Programmer::bonus()
25 {
26     //
27 }

payroll()通过多态来调用bonus()


 1 class MyCompany
 2 {
 3 public:
 4     void payroll(Employee *pe);
 5     //
 6 };
 7 
 8 void MyCompany::payroll(Employee *pe)
 9 {
10     //do something
11     //pe->bonus();
12 }

但是现在情况是,我们并不能修改源代码,怎么办?dynamic_cast华丽登场了!
在Employee.h中增加bonus()声明,在另一个地方定义此函数,修改调用函数payroll().重新编译,ok


 1 //Emplyee.h
 2 class Employee 
 3 {
 4 public:
 5     virtual int salary();
 6 };
 7 
 8 class Manager : public Employee
 9 {
10 public: 
11     int salary();
12 };
13 
14 class Programmer : public Employee
15 {
16 public:
17     int salary();
18     int bonus();//直接在这里扩展
19 };
20 
21 //somewhere.cpp
22 
23 int Programmer::bonus()
24 {
25     //define
26 }

 

 1 class MyCompany
 2 {
 3 public:
 4     void payroll(Employee *pe);
 5     //
 6 };
 7 
 8 void MyCompany::payroll(Employee *pe)
 9 {
10     Programmer *pm = dynamic_cast<Programmer *>(pe);
11     
12     //如果pe实际指向一个Programmer对象,dynamic_cast成功,并且开始指向Programmer对象起始处
13     if(pm)
14     {
15         //call Programmer::bonus()
16     }
17     //如果pe不是实际指向Programmer对象,dynamic_cast失败,并且pm = 0
18     else
19     {
20         //use Employee member functions
21     }
22 }

 

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。


 1 class Base
 2 {
 3 public:
 4     int m_iNum;
 5     virtual void foo();
 6 };
 7 
 8 class Derived:public Base
 9 {
10 public:
11     char *m_szName[100];
12 };
13 
14 void func(Base *pb)
15 {
16     Derived *pd1 = static_cast<Derived *>(pb);
17 
18     Derived *pd2 = dynamic_cast<Derived *>(pb);
19 }

在上面的代码段中,
如果pb实际指向一个Derived类型的对象,pd1和pd2是一样的,并且对这两个指针执行Derived类型的任何操作都是安全的;
如果pb实际指向的是一个Base类型的对象,那么pd1将是一个指向该对象的指针,对它进行Derived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(即0,因为dynamic_cast失败)。
另外要注意:Base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(cross cast)。如下代码所示。


 1 class Base
 2 {
 3 public:
 4     int m_iNum;
 5     virtual void f(){}
 6 };
 7 
 8 
 9 
10 class Derived1 : public Base
11 {
12 
13 };
14 
15 class Derived2 : public Base
16 {
17 
18 };
19 
20 void foo()
21 {
22     derived1 *pd1 = new Drived1;
23 
24     pd1->m_iNum = 100;
25 
26     Derived2 *pd2 = static_cast<Derived2 *>(pd1); //compile error
27 
28     Derived2 *pd2 = dynamic_cast<Derived2 *>(pd1); //pd2 is NULL
29 
30     delete pd1;
31 }

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。

 

reinpreter_cast:
用法:reinpreter_cast<type-id> (expression)
说明: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)。
 
const_cast:
用法:const_cast<type_id> (expression)
说明: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。

Voiatile和const类试。举如下一例:

 1 class B{
 2 
 3 public:
 4 
 5 int m_iNum;
 6 
 7 }
 8 
 9 void foo(){
10 
11 const B b1;
12 
13 b1.m_iNum = 100; //comile error
14 
15 B b2 = const_cast<B>(b1);
16 
17 b2. m_iNum = 200; //fine
18 }

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。

posted @ 2015-03-23 09:54  【Winco】  阅读(189)  评论(0编辑  收藏  举报