C++中4種類型轉(zhuǎn)換方式 cast操作詳解
Q:什么是C風格轉(zhuǎn)換?什么是static_cast,dynamic_cast以及reinterpret_cast?區(qū)別是什么?為什么要注意?
A:轉(zhuǎn)換的含義是通過改變一個變量的類型為別的類型從而改變該變量的表示方式。為了類型轉(zhuǎn)換一個簡單對象為另一個對象你會使用傳統(tǒng)的類型轉(zhuǎn)換操作符。比如,為了轉(zhuǎn)換一個類型為doubole的浮點數(shù)的指針到整型:
代碼:
inti;
doubled;
i=(int)d;
或者:
i=int(d);
對于具有標準定義轉(zhuǎn)換的簡單類型而言工作的很好。然而,這樣的轉(zhuǎn)換符也能不分皂白的應用于類(class)和類的指針。ANSI-C++標準定義了四個新的轉(zhuǎn)換符:'reinterpret_cast','static_cast','dynamic_cast'和'const_cast',目的在于控制類(class)之間的類型轉(zhuǎn)換。
代碼:
reinterpret_cast<new_type>(expression)
dynamic_cast<new_type>(expression)
static_cast<new_type>(expression)
const_cast<new_type>(expression)
1reinterpret_cast
'reinterpret_cast'轉(zhuǎn)換一個指針為其它類型的指針。它也允許從一個指針轉(zhuǎn)換為整數(shù)類型。反之亦然。(譯注:是指針具體的地址值作為整數(shù)值?)
這個操作符能夠在非相關(guān)的類型之間轉(zhuǎn)換。操作結(jié)果只是簡單的從一個指針到別的指針的值的二進制拷貝。在類型之間指向的內(nèi)容不做任何類型的檢查和轉(zhuǎn)換。
如果情況是從一個指針到整型的拷貝,內(nèi)容的解釋是系統(tǒng)相關(guān)的,所以任何的實現(xiàn)都不是方便的。一個轉(zhuǎn)換到足夠大的整型能夠包含它的指針是能夠轉(zhuǎn)換回有效的指針的。
代碼:
classA{};
classB{};
A*a=newA;
B*b=reinterpret_cast<B*>(a);
'reinterpret_cast'就像傳統(tǒng)的類型轉(zhuǎn)換一樣對待所有指針的類型轉(zhuǎn)換。
2static_cast
'static_cast'允許執(zhí)行任意的隱式轉(zhuǎn)換和相反轉(zhuǎn)換動作。(即使它是不允許隱式的)
在這最后例子里,被轉(zhuǎn)換的父類沒有被檢查是否與目的類型相一致。
代碼:
classBase{};
classDerived:publicBase{};
Base*a=newBase;
Derived*b=static_cast<Derived*>(a);
'static_cast'除了操作類型指針,也能用于執(zhí)行類型定義的顯式的轉(zhuǎn)換,以及基礎(chǔ)類型之間的標準轉(zhuǎn)換:
代碼:
doubled=3.14159265;
inti=static_cast<int>(d);
3dynamic_cast
'dynamic_cast'只用于對象的指針和引用。當用于多態(tài)類型時,它允許任意的隱式類型轉(zhuǎn)換以及相反過程。不過,與static_cast不同,在后一種情況里(注:即隱式轉(zhuǎn)換的相反過程),dynamic_cast會檢查操作是否有效。也就是說,它會檢查轉(zhuǎn)換是否會返回一個被請求的有效的完整對象。
檢測在運行時進行。如果被轉(zhuǎn)換的指針不是一個被請求的有效完整的對象指針,返回值為NULL.
代碼:
classBase{virtualdummy(){}};
classDerived:publicBase{};
Base*b1=newDerived;
Base*b2=newBase;
Derived*d1=dynamic_cast<Derived*>(b1);//succeeds
Derived*d2=dynamic_cast<Derived*>(b2);//fails:returns'NULL'
如果一個引用類型執(zhí)行了類型轉(zhuǎn)換并且這個轉(zhuǎn)換是不可能的,一個bad_cast的異常類型被拋出:
代碼:
classBase{virtualdummy(){}};
classDerived:publicBase{};
Base*b1=newDerived;
Base*b2=newBase;
Derivedd1=dynamic_cast<Derived&*>(b1);//succeeds
Derivedd2=dynamic_cast<Derived&*>(b2);//fails:exceptionthrown
4const_cast
這個轉(zhuǎn)換類型操縱傳遞對象的const屬性,或者是設(shè)置或者是移除:
代碼:
classC{};
constC*a=newC;
C*b=const_cast<C*>(a);
其它三種操作符是不能修改一個對象的常量性的。
注意:'const_cast'也能改變一個類型的volatilequalifier。
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C++的4種類型轉(zhuǎn)換
一、C風格(C-style)強制轉(zhuǎn)型如下:
(T)expression//castexpressiontobeoftypeT
函數(shù)風格(Function-style)強制轉(zhuǎn)型使用這樣的語法:
T(expression)//castexpressiontobeoftypeT
這兩種形式之間沒有本質(zhì)上的不同,它純粹就是一個把括號放在哪的問題。我把這兩種形式稱為舊風格(old-style)的強制轉(zhuǎn)型。
二、C++的四種強制轉(zhuǎn)型形式:
C++同時提供了四種新的強制轉(zhuǎn)型形式(通常稱為新風格的或C++風格的強制轉(zhuǎn)型):
const_cast(expression)
dynamic_cast(expression)
reinterpret_cast(expression)
static_cast(expression)
每一種適用于特定的目的:
·dynamic_cast主要用于執(zhí)行“安全的向下轉(zhuǎn)型(safedowncasting)”,也就是說,要確定一個對象是否是一個繼承體系中的一個特定類型。它是唯一不能用舊風格語法執(zhí)行的強制轉(zhuǎn)型,也是唯一可能有重大運行時代價的強制轉(zhuǎn)型。
·static_cast可以被用于強制隱型轉(zhuǎn)換(例如,non-const對象轉(zhuǎn)型為const對象,int轉(zhuǎn)型為double,等等),它還可以用于很多這樣的轉(zhuǎn)換的反向轉(zhuǎn)換(例如,void*指針轉(zhuǎn)型為有類型指針,基類指針轉(zhuǎn)型為派生類指針),但是它不能將一個const對象轉(zhuǎn)型為non-const對象(只有const_cast能做到),它最接近于C-style的轉(zhuǎn)換。
·const_cast一般用于強制消除對象的常量性。它是唯一能做到這一點的C++風格的強制轉(zhuǎn)型。
·reinterpret_cast是特意用于底層的強制轉(zhuǎn)型,導致實現(xiàn)依賴(implementation-dependent)(就是說,不可移植)的結(jié)果,例如,將一個指針轉(zhuǎn)型為一個整數(shù)。這樣的強制轉(zhuǎn)型在底層代碼以外應該極為罕見。
==
==dynamic_cast.vs.static_cast
==
classB{...};
classD:publicB{...};
voidf(B*pb)
{
D*pd1=dynamic_cast<D*>(pb);
D*pd2=static_cast<D*>(pb);
}
IfpbreallypointstoanobjectoftypeD,thenpd1andpd2willgetthesamevalue.Theywillalsogetthesamevalueifpb==0.
IfpbpointstoanobjectoftypeBandnottothecompleteDclass,thendynamic_castwillknowenoughtoreturnzero.However,static_castreliesontheprogrammer’sassertionthatpbpointstoanobjectoftypeDandsimplyreturnsapointertothatsupposedDobject.
即dynamic_cast可用于繼承體系中的向下轉(zhuǎn)型,即將基類指針轉(zhuǎn)換為派生類指針,比static_cast更嚴格更安全。dynamic_cast在執(zhí)行效率上比static_cast要差一些,但static_cast在更寬上范圍內(nèi)可以完成映射,這種不加限制的映射伴隨著不安全性.static_cast覆蓋的變換類型除類層次的靜態(tài)導航以外,還包括無映射變換,窄化變換(這種變換會導致對象切片,丟失信息),用VOID*的強制變換,隱式類型變換等...
==
==static_cast.vs.reinterpret_cast
==
reinterpret_cast是為了映射到一個完全不同類型的意思,這個關(guān)鍵詞在我們需要把類型映射回原有類型時用到它.我們映射到的類型僅僅是為了故弄玄虛和其他目的,這是所有映射中最危險的.(這句話是C++編程思想中的原話)
static_cast和reinterpret_cast操作符修改了操作數(shù)類型.它們不是互逆的;static_cast在編譯時使用類型信息執(zhí)行轉(zhuǎn)換,在轉(zhuǎn)換執(zhí)行必要的檢測(諸如指針越界計算,類型檢查).其操作數(shù)相對是安全的.另一方面,reinterpret_cast僅僅是重新解釋了給出的對象的比特模型而沒有進行二進制轉(zhuǎn)換,例子如下:
intn=9;doubled=static_cast<double>(n);
上面的例子中,我們將一個變量從int轉(zhuǎn)換到double.這些類型的二進制表達式是不同的.要將整數(shù)9轉(zhuǎn)換到雙精度整數(shù)9,static_cast需要正確地為雙精度整數(shù)d補足比特位.其結(jié)果為9.0.而reinterpret_cast的行為卻不同:
intn=9;
doubled=reinterpret_cast<double&>(n);
這次,結(jié)果有所不同.在進行計算以后,d包含無用值.這是因為reinterpret_cast僅僅是復制n的比特位到d,沒有進行必要的分析.
總結(jié):
一共四種cast。
1、static_cast,支持子類指針到父類指針的轉(zhuǎn)換,并根據(jù)實際情況調(diào)整指針的值,反過來也支持,但會給出編譯警告,它作用最類似C風格的“強制轉(zhuǎn)換”,一般來說可認為它是安全的;
2、dynamic_cast,支持父類指針到子類指針的轉(zhuǎn)換,并根據(jù)實際情況調(diào)整指針的值,和static_cast不同,反過來它就不支持了,會導致編譯錯誤,這種轉(zhuǎn)換是最安全的轉(zhuǎn)換;
3、reinterpret_cast,支持任何轉(zhuǎn)換,但僅僅是如它的名字所描述的那樣“重解釋”而已,不會對指針的值進行任何調(diào)整,用它完全可以做到“指鹿為馬”,但很明顯,它是最不安全的轉(zhuǎn)換,使用它的時候,你得頭腦清醒,知道自己在干什么;
4、const_cast,這個轉(zhuǎn)換能剝離一個對象的const屬性,也就是說允許你對常量進行修改。
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