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大多程序员在学C++前都学过C,并且习惯于C风格(类型)转换。当写 C++(程序)时,有时候我们在使用static_cast<>和reinterpret_cast<>时可能会有点模糊。在本 文中,我将说明static_cast<>实际上做了什么,并且指出一些将会导致错误的情况。

泛型(Generic Types)

        float f = 12.3;
       
float* pf = &f;
      
  // static cast<>


        // 成功编译, n = 12
        int n = static_cast<int>(f);


        // 错误,指向的类型是无关的(译注:即指针变量pf是float类型,现在要被转换为int类型)
        //int* pn = static_cast<int*>(pf);


        //成功编译
        void* pv = static_cast<void*>(pf);


        //成功编译, 但是 *pn2是无意义的内存(rubbish)
        int* pn2 = static_cast<int*>(pv);// reinterpret_cast<>


        //错误,编译器知道你应该调用static_cast<>
        //int i = reinterpret_cast<int>(f);


        //成功编译, 但是 *pn 实际上是无意义的内存,和 *pn2一样
        int* pi = reinterpret_cast<int*>(pf);


简而言之,static_cast<> 将尝试转换,举例来说,如float-到-integer,而reinterpret_cast<>简单改变编译器的意图重新考虑那个对象作为另一类型。

指针类型(Pointer Types)

指针转换有点复杂,我们将在本文的剩余部分使用下面的类:

class CBaseX
      {
      public:


      int x;


      CBaseX() { x = 10; }


      void foo() { printf("CBaseX::foo() x=%d\n", x); }
      };


      class CBaseY
        {
        public:


        int y;


        int* py;


        CBaseY() { y = 20; py = &y; }


        void bar() { printf("CBaseY::bar() y

=%d, *py=%d\n", y, *py); 


        }


        };

       class CDerived : public CBaseX, public CBaseY
       {
              public:
              int z;
        };
       情况1:两个无关的类之间的转换


      // CBaseX* 和 CBaseY*之间的转换


      CBaseX* pX = new CBaseX();


      // Error, types pointed to are unrelated


      // 错误, 类型指向是无关的
      // CBaseY* pY1 = static_cast<CBaseY*>(pX);
      // Compile OK, but pY2 is not CBaseX


      // 成功编译, 但是 pY2 不是CBaseX
      CBaseY* pY2 = reinterpret_cast<CBaseY*>(pX);


      // System crash!!
      // 系统崩溃!!
      // pY2->bar();


正如我们在泛型例子中所认识到的,如果你尝试转换一个对象到另一个无关的类static_cast<>将失败,而reinterpret_cast<>就总是成功“欺骗”编译器:那个对象就是那个无关类。

情况2:转换到相关的类

      1. CDerived* pD = new CDerived();
      2. printf("CDerived* pD = %x\n", (int)pD);
      3. 
      4. // static_cast<> CDerived* -> CBaseY* -> CDerived*
      //成功编译,隐式static_cast<>转换
      5. CBaseY* pY1 = pD;
      6. printf("CBaseY* pY1 = %x\n", (int)pY1);
      // 成功编译, 现在 pD1 = pD
      7. CDerived* pD1 = static_cast<CDerived*>(pY1);
      8. printf("CDerived* pD1 = %x\n", (int)pD1);
      9. 
      10. // reinterpret_cast
      // 成功编译, 但是 pY2 不是 CBaseY*
      11. CBaseY* pY2 = reinterpret_cast<CBaseY*>(pD);
      12. printf("CBaseY* pY2 = %x\n", (int)pY2);
      13. 
      14. // 无关的 static_cast<>
      15. CBaseY* pY3 = new CBaseY();
      16. printf("CBaseY* pY3 = %x\n", (int)pY3);
      // 成功编译,尽管 pY3 只是一个 "新 CBaseY()"
      17. CDerived* pD3 = static_cast<CDerived*>(pY3);
      18. printf("CDerived* pD3 = %x\n", (int)pD3);
      ---------------------- 输出 ---------------------------
      CDerived* pD = 392fb8
      CBaseY* pY1 = 392fbc
      CDerived* pD1 = 392fb8
      CBaseY* pY2 = 392fb8
      CBaseY* pY3 = 390ff0
      CDerived* pD3 = 390fec
注 意:在将CDerived*用隐式 static_cast<>转换到CBaseY*(第5行)时,结果是(指向)CDerived*(的指针向后) 偏移了4(个字节)(译注:4为int类型在内存中所占字节数)。为了知道static_cast<> 实际如何,我们不得不要来看一下CDerived的内存布局。
  

CDerived的内存布局(Memory Layout)  

  

如 图所示,CDerived的内存布局包括两个对象,CBaseX 和 CBaseY,编译器也知道这一点。因此,当你将CDerived* 转换到 CBaseY*时,它给指针添加4个字节,同时当你将CBaseY*转换到CDerived*时,它给指针减去4。然而,甚至它即便不是一个 CDerived你也可以这样做。

当然,这个问题只在如果你做了多继承时发生。在你将CDerived转换 到 CBaseX时static_cast<> 和 reinterpret_cast<>是没有区别的。

情况3:void*之间的向前和向后转换 

因为任何指针可以被转换到void*,而void*可以被向后转换到任何指针(对于static_cast<> 和 reinterpret_cast<>转换都可以这样做),如果没有小心处理的话错误可能发生。

        CDerived* pD = new CDerived();
        printf("CDerived* pD = %x\n", (int)pD);
        CBaseY* pY = pD; // 成功编译, pY = pD + 4
        printf("CBaseY* pY = %x\n", (int)pY);
        void* pV1 = pY; //成功编译, pV1 = pY
        printf("void* pV1 = %x\n", (int)pV1);
        // pD2 = pY, 但是我们预期 pD2 = pY - 4
        CDerived* pD2 = static_cast<CDerived*>(pV1);
        printf("CDerived* pD2 = %x\n", (int)pD2);
        // 系统崩溃
        // pD2->bar();

        ---------------------- 输出 ---------------------------
        CDerived* pD = 392fb8
        CBaseY* pY = 392fbc
        void* pV1 = 392fbc
        CDerived* pD2 = 392fbc

一旦我们已经转换指针为void*,我们就不能轻易将其转换回原类。在上面的例子中,从一个void* 返回CDerived*的唯一方法是将其转换为CBaseY*然后再转换为CDerived*。
但是如果我们不能确定它是CBaseY* 还是 CDerived*,这时我们不得不用dynamic_cast<> 或typeid[2]。

注释:
1. dynamic_cast<>,从另一方面来说,可以防止一个泛型CBaseY* 被转换到CDerived*。
2. dynamic_cast<>需要类成为多态,即包括“虚”函数,并因此而不能成为void*。
参考:
1. [MSDN] C++ Language Reference -- Casting
2. Nishant Sivakumar, Casting Basics - Use C++ casts in your VC++.NET programs
3. Juan Soulie, C++ Language Tutorial: Type Casting

 

摘自:http://blog.csdn.net/jiangdf/archive/2009/05/21/4205481.aspx

 

dynamic_cast

 


      // Convert between CBaseX* and CBaseY*

作为四个内部类型转换操作符之一的dynamic_cast和传统的C风格的强制类型转换有着巨大的差别。除了 dynamic_cast以外的转换,其行为的都是在编译期就得以确定的,转换是否成功,并不依赖被转换的对象。而dynamic_cast则不然。在这 里,不再讨论其他三种转换和C风格的转换。
首先,dynamic_cast依赖于RTTI信息,其次,在转换时,dynamic_cast会检查转换的source对象是否真的可以转换成target类型,这种检查不是语法上的,而是真实情况的检查。
先 看RTTI相关部分,通常,许多编译器都是通过vtable找到对象的RTTI信息的,这也就意味着,如果基类没有虚方法,也就无法判断一个基类指针变量 所指对象的真实类型, 这时候,dynamic_cast只能用来做安全的转换,例如从派生类指针转换成基类指针.而这种转换其实并不需要dynamic_cast参与.
也就是说,dynamic_cast是根据RTTI记载的信息来判断类型转换是否合法的.

下面看一个例子:
struct B1{
    virtual ~B1(){}
};
struct B2{
    virtual ~B2(){}
};
struct D1 : B1, B2{};
int main()
{
    D1 d;
    B1* pb1 = &d;
    B2* pb2 = dynamic_cast<B2*>(pb1);//L1
    B2* pb22 = static_cast<B2*>(pb1);  //L2
    return 0;
}
上述定义中可以看到,B1和B2是不相关的类,从L1可以看到,dynamic_cast允许这种转换:只要B1存在多态方法.
L2将编译失败,static_cast并不允许两个完全不相干的类互相转换.

dynamic_cast的这种特性,在提取一个对象的某个接口的时候,非常有用,它很类似于实现了COM的QueryInterface的功能。

正好在网上看到一个讲解强制转型的文章:
http://www.xker.com/article/articleview/2005-8-23/article_view_2732.htm
文中这样描述:
--
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。
---这个描述是不完整的,dynamic_cast 固然可以实现完全的向下转型,也可以实现更为强大的QueryInterface的功能。

posted on 2010-11-24 15:49  李sir  阅读(820)  评论(0编辑  收藏  举报