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詳解C++的static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast

關(guān)于強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換的問(wèn)題,很多書(shū)都討論過(guò),寫(xiě)的最詳細(xì)的是C++ 之父的《C++ 的設(shè)計(jì)和演化》。最好的解決方法就是不要使用C風(fēng)格的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換,而是使用標(biāo)準(zhǔn)C++的類型轉(zhuǎn)換符:static_cast, dynamic_cast。標(biāo)準(zhǔn)C++中有四個(gè)類型轉(zhuǎn)換符:static_castdynamic_castreinterpret_cast、和const_cast。下面對(duì)它們一一進(jìn)行介紹。

static_cast

用法:static_cast < type-id > ( expression )

該運(yùn)算符把expression轉(zhuǎn)換為type-id類型,但沒(méi)有運(yùn)行時(shí)類型檢查來(lái)保證轉(zhuǎn)換的安全性。它主要有如下幾種用法:
  • 用于類層次結(jié)構(gòu)中基類和子類之間指針或引用的轉(zhuǎn)換。進(jìn)行上行轉(zhuǎn)換(把子類的指針或引用轉(zhuǎn)換成基類表示)是安全的;進(jìn)行下行轉(zhuǎn)換(把基類指針或引用轉(zhuǎn)換成子類表示)時(shí),由于沒(méi)有動(dòng)態(tài)類型檢查,所以是不安全的。
  • 用于基本數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換,如把int轉(zhuǎn)換成char,把int轉(zhuǎn)換成enum。這種轉(zhuǎn)換的安全性也要開(kāi)發(fā)人員來(lái)保證。
  • 把空指針轉(zhuǎn)換成目標(biāo)類型的空指針。
  • 把任何類型的表達(dá)式轉(zhuǎn)換成void類型。
注意:static_cast不能轉(zhuǎn)換掉expression的const、volitale、或者_(dá)_unaligned屬性。

dynamic_cast

用法:dynamic_cast < type-id > ( expression )

該運(yùn)算符把expression轉(zhuǎn)換成type-id類型的對(duì)象。Type-id必須是類的指針、類的引用或者void *;如果type-id是類指針類型,那么expression也必須是一個(gè)指針,如果type-id是一個(gè)引用,那么expression也必須是一個(gè)引用。

dynamic_cast主要用于類層次間的上行轉(zhuǎn)換和下行轉(zhuǎn)換,還可以用于類之間的交叉轉(zhuǎn)換。

在類層次間進(jìn)行上行轉(zhuǎn)換時(shí),dynamic_cast和static_cast的效果是一樣的;在進(jìn)行下行轉(zhuǎn)換時(shí),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(gè)D類型的對(duì)象,pd1和pd2是一樣的,并且對(duì)這兩個(gè)指針執(zhí)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(gè)B類型的對(duì)象,那么pd1將是一個(gè)指向該對(duì)象的指針,對(duì)它進(jìn)行D類型的操作將是不安全的(如訪問(wèn)m_szName),而pd2將是一個(gè)空指針。另外要注意:B要有虛函數(shù),否則會(huì)編譯出錯(cuò);static_cast則沒(méi)有這個(gè)限制。這是由于運(yùn)行時(shí)類型檢查需要運(yùn)行時(shí)類型信息,而這個(gè)信息存儲(chǔ)在類的虛函數(shù)表(關(guān)于虛函數(shù)表的概念,詳細(xì)可見(jiàn)<Inside c++ object model>)中,只有定義了虛函數(shù)的類才有虛函數(shù)表,沒(méi)有定義虛函數(shù)的類是沒(méi)有虛函數(shù)表的。

另外,dynamic_cast還支持交叉轉(zhuǎn)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); //copile error

 D *pd2 = dynamic_cast<D *>(pb); //pd2 is NULL

 delete pb;

}

在函數(shù)foo中,使用static_cast進(jìn)行轉(zhuǎn)換是不被允許的,將在編譯時(shí)出錯(cuò);而使用 dynamic_cast的轉(zhuǎn)換則是允許的,結(jié)果是空指針。

reinpreter_cast

用法:reinpreter_cast<type-id> (expression)

type-id必須是一個(gè)指針、引用、算術(shù)類型、函數(shù)指針或者成員指針。它可以把一個(gè)指針轉(zhuǎn)換成一個(gè)整數(shù),也可以把一個(gè)整數(shù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)指針(先把一個(gè)指針轉(zhuǎn)換成一個(gè)整數(shù),在把該整數(shù)轉(zhuǎn)換成原類型的指針,還可以得到原先的指針值)。

該運(yùn)算符的用法比較多。

const_cast

用法:const_cast<type_id> (expression)

該運(yùn)算符用來(lái)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(zhuǎn)化成非常量指針,并且仍然指向原來(lái)的對(duì)象;常量引用被轉(zhuǎn)換成非常量引用,并且仍然指向原來(lái)的對(duì)象;常量對(duì)象被轉(zhuǎn)換成非常量對(duì)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(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò),因?yàn)閎1是一個(gè)常量對(duì)象,不能對(duì)它進(jìn)行改變;使用const_cast把它轉(zhuǎn)換成一個(gè)常量對(duì)象,就可以對(duì)它的數(shù)據(jù)成員任意改變。注意:b1和b2是兩個(gè)不同的對(duì)象。

posted on 2010-05-18 17:20 CrazyDev 閱讀(531) 評(píng)論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: 通用技術(shù)

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