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Jiang's C++ Space

創作,也是一種學習的過程。

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三年前有場筆試,(注:三年前我在blog.csdn.net上發表過一篇同樣標題的文章,本想直接轉過來,但發現其中很多不妥之處,因此重寫)其中碰到一道題目,讓我列舉C++中的四種cast的轉換分別是什么,有何作用,并舉例說明,我雖然早知道C++有四種cast轉換,但平常使用非常少也就沒注意,所以那題我是沒做出來,回來后打算對C++的這些類型轉換方法進行小結,我做了許多實驗,于是有此文,希望對你有些幫助。

下文中的“常規類型”指的是int、double、float、bool……這些非結構化類型,也就是不包括struct和class類型。“舊式轉換”指的是C語言風格的“(NewType)(Val)”方式的轉換。

1、指針=>常規類型

比如我們需要打印一個指針的值(它指向的地址)的時候,我們指針直接轉換為整數,用printf輸出個16進制的地址。我們可以用舊式轉換,或者reinterpret_cast,其它轉換都是不可以的。

    CIndepend oIndepend;
    CIndepend 
* pIndepend = &oIndepend;
    unsigned 
char cTest= (unsigned char )pIndepend;
    unsigned 
short sTest = (unsigned short )pIndepend;
    unsigned 
int iTest = (unsigned int )pIndepend;

在32位系統中,指針其實是個32位的無符號整型,要正常輸出指針的值,正確做法是把它轉換為一個無符號32位整形數輸出(有符號的可能導致輸出不正確),如果轉換為一個16位的,或者8位的,那將丟失數據,當然了,前面這段代碼不會出現任何error和warning,你知道你在干什么即可。剛說了,我們除了舊式轉換還可以用reinterpret_cast,于是上面的代碼可以這樣寫:

    unsigned char cTest= reinterpret_cast<unsigned char >(pIndepend);
    unsigned 
short sTest = reinterpret_cast<unsigned short>(pIndepend);
    unsigned 
int iTest = reinterpret_cast<unsigned int>(pIndepend);

也是沒有任何問題的,運行效果一樣,那我們能不能把指針轉換為浮點型呢?這樣:

    float fTest = reinterpret_cast<float>(pIndepend);
    
double dTest = reinterpret_cast<double>(pIndepend);

不行,你試試看就知道了,你會得到這樣的編譯錯誤:

error C2440: 'reinterpret_cast' : cannot convert from 'class CIndepend *' to 'float'
        There is no context in which this conversion is possible
error C2440: 'reinterpret_cast' : cannot convert from 'class CIndepend *' to 'double'
        There is no context in which this conversion is possible

其實將指針轉換為浮點數這種做法就很怪異嘛,你不覺得嗎?這樣有什么用???不過你一定要這樣干的話也不是沒有辦法,看代碼:

    float fTest = reinterpret_cast<float &>(pIndepend);
    
double dTest = reinterpret_cast<double &>(pIndepend);

加個小小的“&”符號就可以了,C++會不顧一切地把pIndepend這個變量當作一個float和double,把指針的值“理解”為float和double,當然,這樣獲得的浮點數的值是沒什么實際意義的,因為指針的值是32位無符號整型,而浮點數有它自己特定的格式,這么一轉換就牛頭不對馬嘴。你還可以這樣寫:

      float fTest = (float &)pIndepend;
      
double dTest = (double &)pIndepend;

效果一樣,得到的也是無意義的值。

2、常規類型=>指針

就是反過來羅,可能不說大家都能猜到結果了。把常規類型轉換為指針有什么用呢?可能有點用,比如我們在某些特殊的場合要求一個指針指向一個特別的地址,這時候我們可以直接給指針賦個值,當然了,這個值應該是整型:

    CIndepend * pIndepend;

    
char cVal = 1;
    
short sVal = 2;
    
int iVal = 3;

    pIndepend 
= (CIndepend *)cVal;
    pIndepend 
= (CIndepend *)sVal;
    pIndepend 
= (CIndepend *)iVal;

這樣是沒問題的,那浮點數呢?——又來了,浮點數轉換為指針?這怎么算啊?顯然這是不行的,如果真的需要“轉換”,那就先把浮點數轉換為整型,然后再賦值給指針吧。這個時候,dynamic_cast和static_cast都是不行的。

3、基本類型轉換

比如int轉換為float,char轉變為short,很多時候我們都“默認”了這種轉換,即使沒有顯式指定用舊式轉換還是static_cast。在這種類型的轉換中,舊式轉換和static_cast的表現非常地類似:

    double dVal = 5.0;

    
char cVal = static_cast<char>(dVal);
    
short sVal = static_cast<short>(dVal);
    
int iVal = static_cast<int>(dVal);

    cVal 
= (char)(dVal);
    sVal 
= (short)(dVal);
    iVal 
= (int)(dVal);

而dynamic_cast還是不可行,那……reinterpret_cast呢?不妨試試看:

    double dVal = 5.0;

    
char cVal = reinterpret_cast<char>(dVal);
    
short sVal = reinterpret_cast<short>(dVal);
    
int iVal = reinterpret_cast<int>(dVal);

一編譯,就出下面的錯誤:

error C2440: 'reinterpret_cast' : cannot convert from 'double' to 'char'
        Conversion is a valid standard conversion, which can be performed implicitly or by use of static_cast, C-style cast or function-style cast
error C2440: 'reinterpret_cast' : cannot convert from 'double' to 'short'
        Conversion is a valid standard conversion, which can be performed implicitly or by use of static_cast, C-style cast or function-style cast
error C2440: 'reinterpret_cast' : cannot convert from 'double' to 'int'
        Conversion is a valid standard conversion, which can be performed implicitly or by use of static_cast, C-style cast or function-style cast

說這是個有效標準轉換,請使用static_cast或者C風格的舊式轉換。reinterpret_cast不是號稱最寬松的轉換么?怎么不行了?你一定要它行也是沒問題的,和前面的那樣,加個“&”符號:

    char cVal = reinterpret_cast<char &>(dVal);
    
short sVal = reinterpret_cast<short &>(dVal);
    
int iVal = reinterpret_cast<int &>(dVal);

但結果并不是你想要的結果,因為這樣reinterpret_cast會不管三七二十一,直接把dVal的東西當作是一個char,short和int,很明顯,double是有一定的格式的,將double直接“理解”為char,short或者int一定會有問題。

4、class的轉換

上一節說的是基本類型,那對于類呢?一個類直接轉換為另一個類,這看起來確實有些荒謬,不過強大而靈活的C++卻偏偏允許了這種行為??创a:

class CBase
{
public:
    CBase(){};
    
int m_iBase;
};

class CIndepend
{
public:
    CIndepend(){};
    
int m_iIndepend;
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    CBase oBase;
    CIndepend oIndepend 
= reinterpret_cast<CIndepend &>(oBase);
    
return 0;
}

居然編譯過去了,運行貌似也沒什么問題,當然轉換過程和前面的差不多,就是把oBase理解為一個CIndepend對象,這個賦值運算執行“位拷貝”,這種方式的轉換在實際中是碰不到的,起碼我想不出有什么理由使用它。這種情況下,其它的轉換方式都是不可行的。

5、class=>指針 or 指針=>class

這種行為更怪異,class直接理解為指針?這其實是不可行的,跟前面提到的浮點數轉換為指針一樣,如果實在需要,就把class轉變為整型,然后整型轉換為指針:

CIndepend * pIndepend = reinterpret_cast<CIndepend *>(reinterpret_cast<unsigned int &>(oBase));

可這……這啥意思呢?哈哈,別問我。反過來,指針轉換為class恐怕也令人費解:

    CDerived oDerived;
    CDerived 
*pDerived = &oDerived;
    CIndepend oIndepend 
= reinterpret_cast<CIndepend &>(pDerived);

能擔當起這種怪異的工作的,唯reinterpret_cast是也,這樣會產生什么后果呢?指針是個32位無符號整型,將它強制理解為一個CIndepend,然后作位拷貝,理所當然,oIndepend的值會被改變,而且還有訪問越界的風險,導致內容混亂甚至程序崩潰。

6、指針之間的轉換

前面一直沒提起的一種轉換就是dynamic_cast,因為它是最為嚴格的一種轉換,它只能完成指針到指針的轉換,而且還有限制。看這個:

    CDerived oDerived;
    CDerived 
*pDerived = &oDerived;
    
CIndepend *pIndepend = dynamic_cast<CIndepend *>(pDerived);

編譯出錯了:

error C2683: dynamic_cast : 'CDerived' is not a polymorphic type
        D:\work\CastTest\CastTest.cpp(13) : see declaration of 'CDerived'

因為CDerived和CIndepend沒有繼承關系,把dynamic_cast換成static_cast還是不行的,會出另外一個錯:

error C2440: 'static_cast' : cannot convert from 'class CDerived *' to 'class CIndepend *'
        Types pointed to are unrelated; conversion requires reinterpret_cast, C-style cast or function-style cast

編譯器說這是沒有關系的兩個指針,應該用reinterpret_cast或者C風格的舊式轉換,再看:

    //CDerived是CBase的子類
    CBase oBase;
    CBase 
*pBase = &oBase;
    CDerived 
*pDerived = dynamic_cast<CDerived *>(pBase);

基類指針轉換為子類指針,行不行呢?出錯,錯誤跟剛才的一樣,記住,dynamic_cast僅僅可以把子類指針轉換為基類指針,別的都不行!上面這段代碼如果不用dynamic_cast,而是用static_cast,就能編譯通過,static_cast的要求來得比較寬松。

OK,到這里為止,大家都知道什么時候用什么轉換是可以的了,問題是C++為什么搞出怎么多轉換出來呢?我想很大程度上是兼顧了安全性和靈活性,要想安全,class指針的轉換就使用dynamic_cast;一般情況下我們認為,static_cast也是安全的;C風格的舊式轉換則靈活一些,它允許任意類型指針之間的轉換;而reinterpret_cast就更加了,什么亂七八糟都可以。那從功能強弱上排個序,我想從強到弱應該是:reinterpret_cast,舊式轉換,static_cast,dynamic_cast。

Oh,還有一種轉換,差點忘了,就是const_cast,不過這種轉換比較特別,可以獨立開來,它的功能就是去除一個變量的const屬性,也就是說,允許修改常量的值,哈哈,修改常量的值?既然要修改常量的值,那為什么還要聲明它為常量?——這也是C++靈活的一個體現。不過const_cast其實有個問題,有時候它并不能真正改變一個常量的值,關于這個,在我的另一篇博文中有講述,此文還在csdn.net,晚些時候移過來,我再給個鏈接。

posted on 2009-04-23 18:02 Jiang Guogang 閱讀(1792) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: Knowledge
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