C++中的四种强制类型转换的区别

此文于2010-11-29被推荐到优快云首页
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使用标准 C++ 的类型转换符： static_cast 、 dynamic_cast 、 reinterpret_cast 、和 const_cast 。

 

1 static_cast

用法： static_cast < type-id > ( expression )    

该运算符把 expression 转换为 type-id 类型，但没有运行时类型检查来保证转换的安全性。它主要有如下几种用法：

①用于类层次结构中基类和子类之间指针或引用的转换。

  进行上行转换（把子类的指针或引用转换成基类表示）是安全的；

  进行下行转换（把基类指针或引用转换成子类表示）时，由于没有动态类型检查，所以是不安全的。

②用于基本数据类型之间的转换，如把 int 转换成 char ，把 int 转换成 enum 。这种转换的安全性也要开发人员来保证。

③把空指针转换成目标类型的空指针。

④把任何类型的表达式转换成 void 类型。

 

注意： static_cast 不能转换掉 expression 的 const 、 volitale 、或者 __unaligned 属性。

 

2 dynamic_cast

用法： dynamic_cast < type-id > ( expression )

该运算符把 expression 转换成 type-id 类型的对象。 Type-id 必须是类的指针、类的引用或者 void * ；

如果 type-id 是类指针类型，那么 expression 也必须是一个指针，如果 type-id 是一个引用，那么 expression 也必须是一个引用。

 

dynamic_cast 主要用于类层次间的上行转换和下行转换，还可以用于类之间的交叉转换 。

在类层次间进行上行转换时， dynamic_cast 和 static_cast 的效果是一样的；

在进行下行转换时， dynamic_cast 具有类型检查的功能，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);

}

 

在上面的代码段中，如果 pb 指向一个 D 类型的对象， pd1 和 pd2 是一样的，并且对这两个指针执行 D 类型的任何操作都是安全的；

但是，如果 pb 指向的是一个 B 类型的对象，那么 pd1 将是一个指向该对象的指针，对它进行 D 类型的操作将是不安全的（如访问 m_szName ），

而 pd2 将是一个空指针。

 

另外要注意： B 要有虚函数，否则会编译出错； static_cast 则没有这个限制。

这是由于运行时类型检查需要运行时类型信息，而这个信息存储在类的虚函数表（

关于虚函数表的概念，详细可见 <Inside c++ object model> ）中，只有定义了虚函数的类才有虚函数表，

没有定义虚函数的类是没有虚函数表的。

 

另外， dynamic_cast 还支持交叉转换（ cross cast ）。如下代码所示。

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);    //compile error

    D *pd2 = dynamic_cast<D *>(pb); //pd2 is NULL

    delete pb;

}

 

在函数 foo 中，使用 static_cast 进行转换是不被允许的，将在编译时出错；而使用 dynamic_cast 的转换则是允许的，结果是空指针。

 

3 reinterpret_cast

用法： reinterpret_cast<type-id> (expression)

type-id 必须是一个指针、引用、算术类型、函数指针或者成员指针。

它可以把一个指针转换成一个整数，也可以把一个整数转换成一个指针（先把一个指针转换成一个整数，

在把该整数转换成原类型的指针，还可以得到原先的指针值）。

 

该运算符的用法比较多。

 

(static_cast . 与 . reinterpret_cast 比较，见下面 )

 

4 const_cast

用法： const_cast<type_id> (expression)

该运算符用来修改类型的 const 或 volatile 属性 。除了 const 或 volatile 修饰之外， type_id 和 expression 的类型是一样的 。

常量指针被转化成非常量指针，并且仍然指向原来的对象；

常量引用被转换成非常量引用，并且仍然指向原来的对象；常量对象被转换成非常量对象。

 

Voiatile 和 const 类试。举如下一例：

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

}

上面的代码编译时会报错，因为 b1 是一个常量对象，不能对它进行改变；

使用 const_cast 把它转换成一个常量对象，就可以对它的数据成员任意改变。注意： b1 和 b2 是两个不同的对象。

 

== ===========================================

 

== dynamic_cast .vs. static_cast

== ===========================================

 

class B { ... };

class D : public B { ... };

 

void f(B* pb)

{

 

D* pd1 = dynamic_cast<D*>(pb);

 

D* pd2 = static_cast<D*>(pb);

}

 

If pb really points to an object of type D, then pd1 and pd2 will get the same value. They will also get the same value if pb == 0.

 

If pb points to an object of type B and not to the complete D class, then dynamic_cast will know enough to return zero. However, static_cast relies on the programmer’s assertion that pb points to an object of type D and simply returns a pointer to that supposed D object.

 

即 dynamic_cast 可用于继承体系中的向下转型，即将基类指针转换为派生类指针，比 static_cast 更严格更安全。 dynamic_cast 在执行效率上比 static_cast 要差一些，但 static_cast 在更宽上范围内可以完成映射，这种不加限制的映射伴随着不安全性。 static_cast 覆盖的变换类型除类层次的静态导航以外，还包括无映射变换、窄化变换 ( 这种变换会导致对象切片 , 丢失信息 ) 、用 VOID* 的强制变换、隐式类型变换等 ...

 

== ===========================================

== static_cast .vs. reinterpret_cast

== ================================================

 

reinterpret_cast 是为了映射到一个完全不同类型的意思 ，这个关键词在我们需要把类型映射回原有类型时用到它。我们映射到的类型仅仅是为了故弄玄虚和其他目的，这是所有映射中最危险的 。 ( 这句话是 C++ 编程思想中的原话 )

 

static_cast 和 reinterpret_cast 操作符修改了操作数类型。它们不是互逆的； static_cast 在编译时使用类型信息执行转换，在转换执行必要的检测 ( 诸如指针越界计算 , 类型检查 ). 其操作数相对是安全的 。另一方面； reinterpret_cast 仅仅是重新解释了给出的对象的比特模型而没有进行二进制转换， 例子如下：

 

int n=9; double d=static_cast < double > (n);

 

上面的例子中 , 我们将一个变量从 int 转换到 double 。 这些类型的二进制表达式是不同的。 要将整数 9 转换到 双精度整数 9 ， static_cast 需要正确地为双精度整数 d 补足比特位。其结果为 9.0 。而 reinterpret_cast 的行为却不同 :

 

int n=9;

double d=reinterpret_cast<double & > (n);

 

这次 , 结果有所不同 . 在进行计算以后 , d 包含无用值 . 这是因为 reinterpret_cast 仅仅是复制 n 的比特位到 d, 没有进行必要的分析 .

 

因此 , 你需要谨慎使用 reinterpret_cast.