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static_cast,dynamic_cast,reinterpret_cast和const_cast的區別詳解

2020-01-26 15:52:28
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來源:轉載
供稿:網友

C-style cast舉例:
 int i;
 double d;
 i = (int) d;

上面的代碼就是本來為double類型的d,通過(int)d將其轉換成整形值,并將該值賦給整形變量i (注意d本身的值并沒有發生改變)。這就是典型的c-style類型轉換。

下面是一個簡單的程序:

復制代碼 代碼如下:

#include <iostream>
using namespace std;

int main(void)
{
         int i;
         double d = 11.29;

         i = (int)d;
         cout << i << endl;
         cout << d << endl;

         return 0;
}

輸出結果:
11
11.29

我們發現d值本身并沒有發生任何變化。

在簡單的情況下,上面這種類型轉換可以很好地工作,但在C++中往往還是不夠的,為此ANSI-C++新標準定義的四個轉換符,即static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast和const_cast。同時在C++環境中,原先的C-Style的類型轉換仍舊可以使用。

1)  static_cast
用法:
static_cast <typeid> (expression)
說明:該運算符把expression轉換為typeid類型,但沒有運行時類型檢查來確保轉換的安全性。
用途:
a) 用于類層次結構中基類和派生類之間指針或者引用的轉換。up-casting (把派生類的指針或引用轉換成基類的指針或者引用表示)是安全的;down-casting(把基類指針或引用轉換成子類的指針或者引用)是不安全的。

b) 用于基本數據類型之間的轉換,如把int轉換成char,這種轉換的安全性也要由開發人員來保證。

c) 可以把空指針轉換成目標類型的空指針(null pointer)。

d) 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。

2)dynamic_cast
用法:
dynamic_cast <typeid> (expression)
說明:該運算符把expression轉換成typeid類型的對象。typeid必須是類的指針、類的引用或者void*。如果typeid是類的指針類型,那么expression也必須是指針,如果typeid是一個引用,那么expression也必須是一個引用。一般情況下,dynamic_cast用于具有多態性的類(即有虛函數的類)的類型轉換。

dynamic_cast依賴于RTTI信息,其次,在轉換時,dynamic_cast會檢查轉換的source對象是否真的可以轉換成target類型,這種檢查不是語法上的,而是真實情況的檢查。先看RTTI相關部分,通常,許多編譯器都是通過vtable找到對象的RTTI信息的,這也就意味著,如果基類沒有虛方法,也就無法判斷一個基類指針變量所指對象的真實類型,這時候,dynamic_cast只能用來做安全的轉換,例如從派生類指針轉換成基類指針。而這種轉換其實并不需要dynamic_cast參與。也就是說,dynamic_cast是根據RTTI記載的信息來判斷類型轉換是否合法的。

用途:主要用于類層次之間的up-casting和down-casting,還可以用于類之間的交叉轉換。在進行down-casting時,dynamic_cast具有類型檢查的功能,比static_cast更安全。檢測在運行時進行。如果被轉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。當用于多態類型時,它允許任意的隱式類型轉換以及相反過程。不過,與static_cast不同,在后一種情況里(注:即隱式轉 換的相反過程),dynamic_cast會檢查操作是否有效。也就是說,它會檢查轉換是否會返回一個被請求的有效的完整對象。

注意:dynamic_cast不能轉換掉expression的const、volitale或者__unaligned屬性。

3) reinterpret_cast
用法:reinterpret_cast <typeid>(expression)
說明:轉換一個指針為其他類型的指針,也允許將一個指針轉換為整數類型,反之亦然。這個操作符能夠在非相關的類型之間進行轉換。操作結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容不做任何類型的檢查和轉換。這是一個強制轉換。使用時有很大的風險,慎用之。
注意:reinterpret _cast不能轉換掉expression的const、volitale或者__unaligned屬性。

4)const_cast
用法:const_cast<typeid>(expression)
說明:這個類型操縱傳遞對象的const屬性,或者是設置或者是移除。如:
Class C{…}
const C* a = new C;
C* b = const_cast<C*>(a);

如果將上面的const_cast轉換成其他任何其他的轉換,編譯都不能通過,出錯的信心大致如下:
“…cannot convert from 'const class C *' to 'class C *'”。

下面的代碼是4中casting方法的典型用法示例:

復制代碼 代碼如下:

     #include <iostream>
     using namespace std;

     class Base
     {
     public:
         int _base;
         virtual void printinfo()
         {
              cout << _base << endl;
         }
     };

     class Derived : public Base
     {
     public:
         int _derived;
         virtual void printinfo()
         {
              cout << _derived << endl;
         }
     };

     int main(void)
     {
         Base b1;
         Derived d1;
         int aInt = 10;
         long aLong = 11;
         float aFloat = 11.11f;
         double aDouble = 12.12;

         Derived* pd = static_cast<Derived*>(&b1);                           // down-casting          不安全
         Base* pb = static_cast<Base*>(&d1);                                   // up-casting                安全
         Derived& d = static_cast<Derived&>(b1);                             // down-casting          不安全
         Base& b = static_cast<Base&>(d1);                                      // up-casting                安全

         aInt = static_cast<int>(aFloat);                                                // 基本數據類型轉換
         void* sth = static_cast<void*>(&aDouble);                            // 將double指針類型轉換成void指針類型
         double* bDouble = static_cast<double*>(sth);                    // 將void指針類型轉換成double指針類型
         cout << *bDouble << endl;

         Base* pb1 = dynamic_cast<Base*>(&d1);
         //Derived* pd1 = dynamic_cast<Derived*>(&b1);                 // 編譯時有warning,運行時出錯

         int bInt = reinterpret_cast<int>(pb1);                                       // 將地址或指針轉換成整數
         cout << bInt << endl;
         pb1 = reinterpret_cast<Base*>(bInt);                                     // 將整數轉換成地址或指針

         int* cInt = reinterpret_cast<int*>(&aFloat);                             // 這個轉換的結果會出乎意料
         cout << (int)*cInt << endl;

         const Base* bBase = new Base();
         Base* cBase = const_cast<Base*>(bBase);
         //Base* dBase = dynamic_cast<Base*>(bBase);                // 不能通過編譯
         //Base* eBase = static_cast<Base*>(bBase);                     // 不能通過編譯
         //Base* fBase = reinterpret_cast<Base*>(bBase);             // 不能通過編譯

         return 0;
}    

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