static_cast和dynamic_cast是C++的類型轉(zhuǎn)換操作符。編譯器隱式執(zhí)行的任何類型轉(zhuǎn)換都可以由static_cast顯式完成，即父類和子類之間也可以利用static_cast進(jìn)行轉(zhuǎn)換。而dynamic_cast只能用于類之間的轉(zhuǎn)換。那么dynamic_cast的存在還有什么意義呢？因?yàn)閐ynamic_cast提供了一個(gè)重要的特性：運(yùn)行時(shí)類型檢查來(lái)保證轉(zhuǎn)換的安全性。

用static_cast轉(zhuǎn)換存在的危險(xiǎn)

我們知道，一個(gè)基類指針不需要進(jìn)行明確的轉(zhuǎn)換操作，就可以指向基類對(duì)象或者派生類對(duì)象。比如：

class Base{
  //…
};
class Derived{
  //…
};
int main{
  Base *p = new Base();//OK
  Base *p = new Derived();//OK
}

上面的兩種定義都是正確的，那么如果想反過(guò)來(lái)，讓一個(gè)子類指針指向父類對(duì)象呢？如下代碼：

class Base{
  //…
};
class Derived{
  //…
};
int main{
  Derived *p = new Base();//error
  Derived *p = static_cast<Derived*>(new Base());//OK
}

如果直接把Base類型的指針轉(zhuǎn)換為Derived類型的指針，那么編譯時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)。如果在轉(zhuǎn)換時(shí)加上static操作符則可以順利通過(guò)編譯。但是這種做法是十分危險(xiǎn)的，在運(yùn)行期時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一些難以預(yù)測(cè)和查找的錯(cuò)誤。如下面代碼：

class Base{
  public:
    Base():m_b(4){};
    int m_b;
void m_funcB(){cout << "base" << endl;};
};
class Derived:public Base{
  public:
    Derived():m_d(3){};
    int m_d;
    void m_funcD(){cout << "derived" << endl;};
};
int main(){
  Derived* p = static_cast<Derived*>(new Base());
  cout << p->m_d << endl;
  p->m_funcD();
}

雖然p是Derived類型的指針，但是實(shí)際卻指向了Base對(duì)象，而B(niǎo)ase對(duì)象不存在m_d這個(gè)數(shù)據(jù)成員，因此輸出的結(jié)果不可預(yù)測(cè)（在我的機(jī)子上一直輸出0）。正是這種不可預(yù)測(cè)才導(dǎo)致難以追蹤的錯(cuò)誤，試想，如果執(zhí)行這段代碼會(huì)崩潰，那么還是比較還排查的，但是現(xiàn)在并不一定崩潰，只是執(zhí)行的結(jié)果和我們的預(yù)測(cè)不一致，可能將導(dǎo)致連環(huán)的邏輯錯(cuò)誤，這就像給自己挖了一個(gè)坑或者定時(shí)炸彈。

但是很奇怪的一點(diǎn)是，執(zhí)行p->m_funcD()這一句后，居然可以打印出”derived”。這是怎么回事？m_funcD明明是類Derived的函數(shù)，而且類Base里并不存在這個(gè)函數(shù)，這個(gè)我們留在后面說(shuō)明。

利用dynamic_cast保證轉(zhuǎn)換的安全

原則上，我們不應(yīng)該讓子類指針指向父類的對(duì)象。但是如果寫(xiě)下了上面這樣的代碼，我們希望可以有一種檢查機(jī)制可以幫助我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，這樣就可以避免對(duì)轉(zhuǎn)換后的指針進(jìn)行操作，造成不可預(yù)料的后果。

C++是支持運(yùn)行期類型識(shí)別的（RTTI），這種機(jī)制除了幫助我們實(shí)現(xiàn)多態(tài)，還能在類型轉(zhuǎn)換時(shí)進(jìn)行安全檢查。回到上面的代碼，我們稍作修改：

class Base{
  public:
    Base():m_b(4){};
    int m_b;
    virtual void m_funcB(){cout << "base" << endl;};
};

class Derived:public Base{
  public:
    Derived():m_d(3){};
    int m_d;
    void m_funcD(){cout << "derived" << endl;};
};
int main(){
  Derived* p = dynamic_cast<Derived*>(new Base());
  cout << p->m_d << endl;
  p->m_funcD();
}

運(yùn)行結(jié)果會(huì)是什么？程序崩潰了。原因就是我們執(zhí)行了p->m_d，而p這個(gè)時(shí)候是一個(gè)空指針。原因在于利用dynamic_cast進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)進(jìn)行安全檢查，在這里我們將一個(gè)父類指針轉(zhuǎn)換為子類指針，這被認(rèn)為是一個(gè)無(wú)效操作，因此返回NULL，因此p成了空指針。所以當(dāng)我們利用dynamic_cast進(jìn)行了轉(zhuǎn)換后，只要對(duì)得到的指針進(jìn)行檢查，就可以知道轉(zhuǎn)換是否成功。static_cast則沒(méi)有提供這種檢查，這就是dynamic_cast比static_cast安全的原因。

現(xiàn)在稍微離開(kāi)一下正題，如果把打印m_d這句注釋掉，執(zhí)行p->m_funcD()這一句后，發(fā)現(xiàn)還是能夠打印出”derived”。等我們總結(jié)dynamic_cast和static_cast的區(qū)別后就對(duì)這個(gè)現(xiàn)象進(jìn)行討論。

dynamic_cast和static_cast的區(qū)別：

dynamic_cast可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行期類型安全檢查，是一種更加安全的方法，但是僅僅對(duì)多態(tài)類型有效，而且只能用于指針或者引用類型的轉(zhuǎn)換上。static_cast則可應(yīng)用與任何類型，而且不需要類型實(shí)現(xiàn)了多態(tài)。static_cast的應(yīng)用更加廣泛，但是dynamic_cast更加強(qiáng)大和安全。

對(duì)象占用內(nèi)存分析：

下面看一下我們兩次提到的現(xiàn)象：為什么通過(guò)一個(gè)實(shí)際指向了基類對(duì)象的子類指針調(diào)用子類的方法，既然沒(méi)有出現(xiàn)錯(cuò)誤并且可以順利調(diào)用？

一個(gè)類無(wú)非就是包含兩種成員：數(shù)據(jù)和方法。那么當(dāng)我們實(shí)例化出一個(gè)對(duì)象的時(shí)候，這個(gè)對(duì)象包含了哪些東西，實(shí)際占用的內(nèi)存大小是多少？寫(xiě)一段代碼試一試：

class Base{
  public:
    Base():m_b(4){};
    int m_b;
    virtual void m_funcB(){cout << "base" << endl;};
};
class Derived:public Base{
  public:
    Derived():m_d(3){};
    int m_d;
    void m_funcD(){cout << "derived" << endl;};
};
int main(){
  cout << sizeof(Base) << endl;  
  cout << sizeof(Derived) << endl;
}

打印出的結(jié)果分別是8和12。

那么一個(gè)類或者說(shuō)對(duì)象占用的內(nèi)存到底怎么計(jì)算呢？以Base為例，首先成員變量m_b占用了4個(gè)字節(jié)，其次，由于m_funcB是虛函數(shù)，因此要有一張?zhí)摵瘮?shù)表，其實(shí)就是一個(gè)指向表的指針，無(wú)論是什么類型的指針，占用的大小總是4字節(jié)，因此base占用了8個(gè)字節(jié)的大小。而Derived除了繼承了Base的成員m_b之外，也保存了虛函數(shù)表的地址，還有自己的成員變量m_d，所以占用了12個(gè)字節(jié)。

或者有人會(huì)問(wèn)：構(gòu)造函數(shù)呢？還有虛函數(shù)本身不是還有函數(shù)體嗎？難道不用計(jì)算進(jìn)去？確實(shí)，類的函數(shù)是不會(huì)存儲(chǔ)在實(shí)例化出來(lái)的對(duì)象里的，試想，對(duì)于每個(gè)對(duì)象，函數(shù)實(shí)現(xiàn)都是一樣的，如果每實(shí)例化一個(gè)對(duì)象就存儲(chǔ)一次函數(shù)體，不是毫無(wú)必要并且對(duì)內(nèi)存使用而言是極大的浪費(fèi)？

函數(shù)編譯出來(lái)后是作為代碼的一部分放在代碼段中的，因此只要我們定義了Derived指針，無(wú)論這個(gè)實(shí)際指針指向什么對(duì)象，由于程序“事先”已經(jīng)知道了這個(gè)方法屬于哪個(gè)類，只要指針的類型正確，都可以正確找到調(diào)用函數(shù)的入口。所以即使我們的代碼這么寫(xiě)，也是可以正確運(yùn)行的：

void * p2 = (int*)0;
Derived* p3= (Derived*)p2;
cout << p3->m_funcD() << endl;

不管把什么地址賦給p2，都能正確地執(zhí)行m_funcD函數(shù)。當(dāng)然如果p3定義成其他類型，那么編譯就會(huì)出錯(cuò)。

如果執(zhí)行以下代碼：

void * p2 = (int*)0;
Derived* p3= (Derived*)p2;
cout << p3->m_d << endl;

那么程序就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤了，因?yàn)楹统蓡T函數(shù)不同，成員變量是每個(gè)對(duì)象都會(huì)在內(nèi)存中用實(shí)際的內(nèi)存地址存儲(chǔ)，所以說(shuō)成員函數(shù)屬于類，成員變量屬于各自的對(duì)象。

以上就是小編為大家?guī)?lái)的由static_cast和dynamic_cast到C++對(duì)象占用內(nèi)存的全面分析全部?jī)?nèi)容了，希望大家多多支持腳本之家~

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