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一文帶你探索C++中類型轉(zhuǎn)換的奧秘

 更新時(shí)間：2023年10月25日 14:02:54   作者：大神仙  
C++?提供了四種類型轉(zhuǎn)換方式,幫助我們?cè)诓煌瑪?shù)據(jù)類型之間進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)傳遞和操作,這些類型轉(zhuǎn)換方式在不同的場(chǎng)景下有各自的優(yōu)勢(shì)和適用性,下面我們就來(lái)深入了解一下吧

const_cast（常量轉(zhuǎn)換）

const_cast（常量轉(zhuǎn)換）是一種類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符，用于修改類型的const或volatile屬性。它通常用于將const變量轉(zhuǎn)換為非常量類型，或者將volatile變量轉(zhuǎn)換為非volatile類型。用法如下：

const_cast<new_type>(expression)

new_type是你要轉(zhuǎn)換成的類型，expression是要被轉(zhuǎn)換的表達(dá)式。

示例

int main() {

    const int a = 10;

    //    int* pA = &a;//編譯錯(cuò)誤，不能將一個(gè)非常量指針指向一個(gè)常量對(duì)象。
    int* pA = const_cast<int*>(&a);
    *pA = 20;

    //輸入10 20
    cout << "a:" << a << " *pA:" << *pA  << endl;
}

上面的代碼定義一個(gè) const int 類型的變量 a，我們想要將其轉(zhuǎn)換為 int 類型。直接用一個(gè)指針pA指向這個(gè)a時(shí)，由于a本身是const類型，會(huì)導(dǎo)致編譯錯(cuò)誤。所以我們可以用 const_cast 把它做一個(gè)類型轉(zhuǎn)換，去除 a 的 const 修飾符。然后修改 *pA 的值。

但是大家需要注意，最后的打印輸出是a:10 *pA:20。

即使你使用 const_cast 去除了指向 a的指針的常量性， *pA = 20 修改了*pA 的值，實(shí)際上并不會(huì)影響 a 的輸出，這是 C++ 語(yǔ)言的常量性規(guī)則所決定的。因?yàn)樗且粋€(gè)常量。在編譯時(shí)，編譯器將 a 的值直接插入到代碼中，而不是通過(guò)指針 pA 訪問(wèn) a。因此無(wú)論如何修改 *pA，a的值都保持不變。

const_cast 在某些情況下可以提高代碼的可讀性和減少冗余代碼，但也存在一些缺點(diǎn)，例如增加代碼的復(fù)雜度和容易產(chǎn)生歧義。

reinterpret_cast(重新解釋轉(zhuǎn)換)

reinterpret_cast是一種非常危險(xiǎn)類型轉(zhuǎn)換。它不會(huì)檢查我們所指向的內(nèi)容，也不會(huì)檢查我們這個(gè)類型的本身。它只是做了一個(gè)重新的解釋，我們要在轉(zhuǎn)換的過(guò)程當(dāng)中，保證它轉(zhuǎn)換前和轉(zhuǎn)換后占用的內(nèi)存大小應(yīng)該是一致的。用于在不同類型的指針之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，用法如下：

reinterpret_cast<new_type>(expression)

示例

int Test() {
    std::cout << "Test function called." << std::endl;
    return 0;
}

int main() {

    //創(chuàng)建一個(gè) FuncPtr 的函數(shù)指針類型。指向沒(méi)有參數(shù)和返回值的函數(shù)。
    typedef void(*FuncPtr) ();
    FuncPtr funcPtr;

    //    funcPtr = &Test;

    funcPtr = reinterpret_cast<FuncPtr>(&Test);
    funcPtr();


    return 0;
}

上述代碼 Test 函數(shù)的返回類型是 int，而 FuncPtr 類型是 void(*)()，這兩者的返回類型不匹配，因此不能將 Test 函數(shù)指針直接賦給 funcPtr。可以通過(guò)reinterpret_cast 顯式類型轉(zhuǎn)換來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，funcPtr = reinterpret_cast<FuncPtr>(&Test)將 Test 函數(shù)的指針轉(zhuǎn)換為 FuncPtr 類型的函數(shù)指針。

reinterpret_cast不進(jìn)行類型檢查非常靈活，可以在不同指針類型之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，包括將指針從對(duì)象類型轉(zhuǎn)換為其他類型，或者在整數(shù)類型和指針之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。但是reinterpret_cast是非常危險(xiǎn)的。因?yàn)樗堰@個(gè)檢查的大部分工作交給程序員自身來(lái)管理的，可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)換不合理或不安全。

static_cast(靜態(tài)轉(zhuǎn)換)

static_cast(靜態(tài)轉(zhuǎn)換)可用于對(duì)基本類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換,例如int *轉(zhuǎn)double *，有繼承關(guān)系的類對(duì)象和類指針之間轉(zhuǎn)換。要注意的是，如果用static_cast做一個(gè)繼承關(guān)系的轉(zhuǎn)換，安全問(wèn)題需要由程序員自身來(lái)保障。

比如說(shuō)動(dòng)物，它有一個(gè)類叫鴨子，那么鴨子它一定是一種動(dòng)物，所以它有動(dòng)物的行為。但是動(dòng)物未必都有鴨子的行為，所以如果我們把鴨子轉(zhuǎn)換成動(dòng)物，就是一個(gè)叫向上轉(zhuǎn)換的過(guò)程。如果向下轉(zhuǎn)換，那就是把動(dòng)物轉(zhuǎn)換成鴨子。但并不是所有的動(dòng)物都是鴨子，所以這個(gè)地方就存在一些潛在的危險(xiǎn)。如果我們使用static_cast就不會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的問(wèn)題。但如果我們使用dynamic_cast，就會(huì)幫我們檢查出來(lái)這種錯(cuò)誤。

示例

class Base
{
public:
    Base() : _i(0) {}
    virtual void T() { cout << "Base:T" << _i << endl; }
private:
        int _i;
};
class Derived : public Base {
public:
    Derived() : _j(1) {}
    virtual void T() { cout << "Derived:T" << _j << endl; }
private:
    int _j;
};

void main() {
    int intValue = 5;
    double intValue2 = static_cast<double>(intValue);
    cout << intValue << " " << intValue2  << endl;//5 5                  

    double dValue = 5.6;
    int dValue2 = static_cast<int>(dValue);
    cout << dValue << " " << dValue2  << endl;//5.6 5  丟失精度

    Base base;
    Derived derived;

    Base* pBase;
    Derived* pDerived;
	// 父類--》子類  static_cast未做檢查 可能導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤
    pDerived = static_cast<Derived*>(&base);
    if (pDerived == NULL) {
        cout << "unsafe static cast from Base to Derived" << pDerived << endl;
    }
}

上面的static_cast將base轉(zhuǎn)化為Derived*，可能導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。所以在進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換時(shí)，要注意類型匹配規(guī)則。確保轉(zhuǎn)換是安全的并且符合預(yù)期。例如，在進(jìn)行向下轉(zhuǎn)型時(shí)，需要確保子類對(duì)象可以存儲(chǔ)父類對(duì)象。

dynamic_cast (動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換)

dynamic_cast (動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換)用于在類的繼承層次之間進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，它既允許向上轉(zhuǎn)型，也允許向下轉(zhuǎn)型。向下轉(zhuǎn)型會(huì)進(jìn)行檢測(cè)，如果轉(zhuǎn)換失敗則返回空指針或拋出std::bad_cast異常。用法如下：

dynamic_cast<new_type>(expression)

new_type 和 expression 必須同時(shí)是指針類型或者引用類型。

示例

class Base
{
public:
    Base() : _i(0) {}
    virtual void T() { cout << "Base:T" << _i << endl; }
private:
        int _i;
};
class Derived : public Base {
public:
    Derived() : _j(1) {}
    virtual void T() { cout << "Derived:T" << _j << endl; }
private:
    int _j;
};

void main() {

    Base base;
    Derived derived;

    Base* pBase;
    Derived* pDerived;
    
	// 父類--》子類  pDerived輸出NULL
    pDerived = dynamic_cast<Derived*>(&base);
    if (pDerived == NULL) {
        cout << "unsafe dynamic cast from Base to Derived" << endl;
    }
}

上述代碼創(chuàng)建了一個(gè)基類 Base 和一個(gè)派生類 Derived，然后通過(guò)dynamic_cast，將基類指針Base轉(zhuǎn)換為派生類指針 pDerived。，dynamic_cast 返回 NULL 表示轉(zhuǎn)換失敗。

在動(dòng)態(tài)類型轉(zhuǎn)換中，只能將一個(gè)指向派生類對(duì)象的指針轉(zhuǎn)換為基類指針，而不是反過(guò)來(lái)。這是因?yàn)榕缮悓?duì)象包含了基類的部分，但反之并不成立。

如果想安全地將指向基類對(duì)象的指針轉(zhuǎn)換為指向派生類對(duì)象的指針，要確保對(duì)象實(shí)際上是派生類對(duì)象。

總結(jié)

const_cast

用于轉(zhuǎn)換指針或引用，去掉類型的const屬性；

reinterpret_cast

重新解釋類型，既不檢查指向的內(nèi)容，也不檢查指針類型本身；但要求轉(zhuǎn)換前后的類型所占用內(nèi)存大小一致，否則將引發(fā)編譯時(shí)錯(cuò)誤。

static_cast

用于基本類型轉(zhuǎn)換，有繼承關(guān)系類對(duì)象和類指針之間轉(zhuǎn)換，由程序員來(lái)確保轉(zhuǎn)換是安全的，它不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的類型安全檢查的開(kāi)銷；

dynamic_cast

只能用于含有虛函數(shù)的類，必須用在多態(tài)體系中，用于類層次間的向上和向下轉(zhuǎn)化；向下轉(zhuǎn)化時(shí)，如果是非法的對(duì)于指針?lè)祷豊ULL；

到此這篇關(guān)于一文帶你探索C++中類型轉(zhuǎn)換的奧秘的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++類型轉(zhuǎn)換內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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