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

關于強制類型轉換的問題,很多書都討論過,寫的最詳細的是C++ 之父的《C++ 的設計和演化》。最好的解決方法就是不要使用C風格的強制類型轉換,而是使用標準C++的類型轉換符:static_cast, dynamic_cast。標準C++中有四個類型轉換符:static_castdynamic_castreinterpret_cast、和const_cast。下面對它們一一進行介紹。

static_cast

用法:static_cast < type-id > ( expression )

該運算符把expression轉換為type-id類型,但沒有運行時類型檢查來保證轉換的安全性。它主要有如下幾種用法:
  • 用于類層次結構中基類和子類之間指針或引用的轉換。進行上行轉換(把子類的指針或引用轉換成基類表示)是安全的;進行下行轉換(把基類指針或引用轉換成子類表示)時,由于沒有動態類型檢查,所以是不安全的。
  • 用于基本數據類型之間的轉換,如把int轉換成char,把int轉換成enum。這種轉換的安全性也要開發人員來保證。
  • 把空指針轉換成目標類型的空指針。
  • 把任何類型的表達式轉換成void類型。
注意:static_cast不能轉換掉expression的const、volitale、或者__unaligned屬性。

dynamic_cast

用法:dynamic_cast < type-id > ( expression )

該運算符把expression轉換成type-id類型的對象。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也必須是一個指針,如果type-id是一個引用,那么expression也必須是一個引用。

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

在類層次間進行上行轉換時,dynamic_cast和static_cast的效果是一樣的;在進行下行轉換時,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D類型的對象,pd1和pd2是一樣的,并且對這兩個指針執行D類型的任何操作都是安全的;但是,如果pb指向的是一個B類型的對象,那么pd1將是一個指向該對象的指針,對它進行D類型的操作將是不安全的(如訪問m_szName),而pd2將是一個空指針。另外要注意:B要有虛函數,否則會編譯出錯;static_cast則沒有這個限制。這是由于運行時類型檢查需要運行時類型信息,而這個信息存儲在類的虛函數表(關于虛函數表的概念,詳細可見<Inside c++ object model>)中,只有定義了虛函數的類才有虛函數表,沒有定義虛函數的類是沒有虛函數表的。

另外,dynamic_cast還支持交叉轉換(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foo中,使用static_cast進行轉換是不被允許的,將在編譯時出錯;而使用 dynamic_cast的轉換則是允許的,結果是空指針。

reinpreter_cast

用法:reinpreter_cast<type-id> (expression)

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

該運算符的用法比較多。

const_cast

用法:const_cast<type_id> (expression)

該運算符用來修改類型的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。

常量指針被轉化成非常量指針,并且仍然指向原來的對象;常量引用被轉換成非常量引用,并且仍然指向原來的對象;常量對象被轉換成非常量對象。

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
 }

上面的代碼編譯時會報錯,因為b1是一個常量對象,不能對它進行改變;使用const_cast把它轉換成一個常量對象,就可以對它的數據成員任意改變。注意:b1和b2是兩個不同的對象。

posted on 2010-05-18 17:20 CrazyDev 閱讀(526) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: 通用技術

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