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static_cast <new_type> (expression) 静态转换

 

静态转换是最接近于C风格转换,很多时候都需要程序员自身去判断转换是否安全。比如:

double d=3.14159265;

int i = static_cast<int>(d);

 

但static_cast已经有安全性的考虑了,比如对于不相关类指针之间的转换。参见下面的例子:

复制代码
 1 // class type-casting
 2 #include <iostream>
 3 using namespace std;
 4 
 5 class CDummy {
 6     float i,j;
 7 };
 8 
 9 class CAddition {
10     int x,y;
11   public:
12     CAddition (int a, int b) { x=a; y=b; }
13     int result() { return x+y;}
14 };
15 
16 int main () {
17   CDummy d;
18   CAddition * padd;
19   padd = (CAddition*) &d;
20   cout << padd->result();
21   return 0;
22 }
复制代码

这个例子与之前举的例子很像,只是CAddition与CDummy类没有任何关系了,但main()中C风格的转换仍是允许的padd = (CAddition*) &d,这样的转换没有安全性可言。

 

如果在main()中使用static_cast,像这样:

复制代码
1  int main () {
2    CDummy d;
3    CAddition * padd;
4    padd = static_cast<CAddition*> (&d);
5    cout << padd->result();
6    return 0;
7 }
复制代码

 

编译器就能看到这种不相关类指针转换的不安全,报出如下图所示的错误:

注意这时不是以warning形式给出的,而直接是不可通过编译的error。从提示信息里可以看到,编译器说如果需要这种强制转换,要使用reinterpret_cast(稍候会说)或者C风格的两种转换。

总结一下:static_cast最接近于C风格转换了,但在无关类的类指针之间转换上,有安全性的提升。

 

dynamic_cast <new_type> (expression) 动态转换

 

动态转换确保类指针的转换是合适完整的,它有两个重要的约束条件,其一是要求new_type为指针或引用,其二是下行转换时要求基类是多态的(基类中包含至少一个虚函数)。

看一下下面的例子:

复制代码
 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3 class CBase { };
 4 class CDerived: public CBase { };
 5 
 6 int main()
 7 {
 8 CBase b; CBase* pb;
 9 CDerived d; CDerived* pd;
10 
11 pb = dynamic_cast<CBase*>(&d);     // ok: derived-to-base
12 pd = dynamic_cast<CDerived*>(&b);  // wrong: base-to-derived 
13 }
复制代码

在最后一行代码有问题,编译器给的错误提示如下图所示:

把类的定义改成:

class CBase { virtual void dummy() {} };

class CDerived: public CBase {};

再编译,结果如下图所示:

编译都可以顺利通过了。这里我们在main函数的最后添加两句话:

cout << pb << endl;

cout << pd << endl;

输出pb和pd的指针值,结果如下:

我们看到一个奇怪的现象,将父类经过dynamic_cast转成子类的指针竟然是空指针!这正是dynamic_cast提升安全性的功能,dynamic_cast可以识别出不安全的下行转换,但并不抛出异常,而是将转换的结果设置成null(空指针)。

再举一个例子:

复制代码
 1 #include <iostream>
 2 #include <exception>
 3 using namespace std;
 4 
 5 class CBase { virtual void dummy() {} };
 6 class CDerived: public CBase { int a; };
 7 
 8 int main () {
 9   try {
10     CBase * pba = new CDerived;
11     CBase * pbb = new CBase;
12     CDerived * pd;
13 
14     pd = dynamic_cast<CDerived*>(pba);
15     if (pd==0) cout << "Null pointer on first type-cast" << endl;
16 
17     pd = dynamic_cast<CDerived*>(pbb);
18     if (pd==0) cout << "Null pointer on second type-cast" << endl;
19 
20   } catch (exception& e) {cout << "Exception: " << e.what();}
21   return 0;
22 }
复制代码

输出结果是:Null pointer on second type-cast

两个dynamic_cast都是下行转换,第一个转换是安全的,因为指向对象的本质是子类,转换的结果使子类指针指向子类,天经地义;第二个转换是不安全的,因为指向对象的本质是父类,“指鹿为马”或指向不存在的空间很可能发生!

最后补充一个特殊情况,当待转换指针是void*或者转换目标指针是void*时,dynamic_cast总是认为是安全的,举个例子:

复制代码
 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3 class A {virtual void f(){}};
 4 class B {virtual void f(){}};
 5 
 6 int main() {
 7     A* pa = new A;
 8     B* pb = new B;
 9     void* pv = dynamic_cast<void*>(pa);
10     cout << pv << endl;
11     // pv now points to an object of type A
12 
13     pv = dynamic_cast<void*>(pb);
14     cout << pv << endl;
15     // pv now points to an object of type B
16 }
复制代码

运行结果如下:

可见dynamic_cast认为空指针的转换安全的,但这里类A和类B必须是多态的,包含虚函数,若不是,则会编译报错。

 

reinterpret_cast <new_type> (expression) 重解释转换

 

这个转换是最“不安全”的,两个没有任何关系的类指针之间转换都可以用这个转换实现,举个例子:

class A {};

class B {};

A * a = new A;

B * b = reinterpret_cast<B*>(a);//correct!

更厉害的是,reinterpret_cast可以把整型数转换成地址(指针),这种转换在系统底层的操作,有极强的平台依赖性,移植性不好。

它同样要求new_type是指针或引用,下面的例子是通不过编译的:

double a=2000.3;

short b;

b = reinterpret_cast<short> (a); //compile error!

 

const_cast <new_type> (expression) 常量向非常量转换

这个转换好理解,可以将常量转成非常量。

复制代码
 1 // const_cast
 2 #include <iostream>
 3 using namespace std;
 4 
 5 void print (char * str)
 6 {
 7   cout << str << endl;
 8 }
 9 
10 int main () {
11   const char * c = "sample text";
12   char *cc = const_cast<char *> (c) ;
13   Print(cc);
14   return 0;
15 }
复制代码

char *cc = const_cast<char *>(c)可以看出了这个转换的作用了,但切记,这个转换并不转换原常量本身,即c还是常量,只是它返回的结果cc是非常量了

 

 

总结

C风格转换是“万能的转换”,但需要程序员把握转换的安全性,编译器无能为力;static_cast最接近于C风格转换,但在无关类指针转换时,编译器会报错,提升了安全性;dynamic_cast要求转换类型必须是指针或引用,且在下行转换时要求基类是多态的,如果发现下行转换不安全,dynamic_cast返回一个null指针,dynamic_cast总是认为void*之间的转换是安全的;reinterpret_cast可以对无关类指针进行转换,甚至可以直接将整型值转成指针,这种转换是底层的,有较强的平台依赖性,可移植性差;const_cast可以将常量转成非常量,但不会破坏原常量的const属性,只是返回一个去掉const的变量。