转【C++专题】static_cast, dynamic_cast, const_cast探讨 ---static_cast dynamic_cast const_cast reinpreter 设计原因
转【C++专题】static_cast, dynamic_cast, const_cast探讨
| 2012-3-8 21:27:45 | 这是我看到的：关于 dynamic_cast static_cast的罪有说服力 |
| good | Why design dynamic_cast |
|
| Dynamic_cast使用情形 |
|
| 理解了dynamic_cast,就知道了static_cast 是如何的粗糙 |
|
| reinpreter_cast 万用但是， 但是const_cast 有自己的地盘 |
|
| 关于static_* ,dynamic_cast 最多的场合，就是类之间。 无厘头： dynamic_cast static_cast const_cast 地盘小，但牢固 reinpreter_cast 任意 |
66
首先回顾一下C++类型转换：
C++类型转换分为：隐式类型转换和显式类型转换
第1部分. 隐式类型转换
又称为“标准转换”，包括以下几种情况：
1) 算术转换(Arithmetic conversion) : 在混合类型的算术表达式中, 最宽的数据类型成为目标转换类型。
int ival = 3;
double dval = 3.14159;
ival + dval;//ival被提升为double类型
2)一种类型表达式赋值给另一种类型的对象：目标类型是被赋值对象的类型
int *pi = 0; // 0被转化为int *类型
ival = dval; // double->int
例外：void指针赋值给其他指定类型指针时，不存在标准转换，编译出错
3)将一个表达式作为实参传递给函数调用，此时形参和实参类型不一致：目标转换类型为形参的类型
extern double sqrt(double);
cout << "The square root of 2 is " << sqrt(2) << endl;
//2被提升为double类型：2.0
4)从一个函数返回一个表达式，表达式类型与返回类型不一致：目标转换类型为函数的返回类型
double difference(int ival1, int ival2)
{
return ival1 - ival2;
//返回值被提升为double类型
}
第2部分. 显式类型转换
被称为“强制类型转换”(cast)
C 风格： (type-id)
C++风格： static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast..
关于强制类型转换的问题，很多书都讨论过，写的最详细的是C++ 之父的《C++ 的设计和演化》。
最好的解决方法就是不要使用C风格的强制类型转换，
而是使用标准C++的类型转换符：static_cast, dynamic_cast。标准C++中有四个类型转换符：
static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast。下面对它们一一进行介绍。
static_cast
用法：static_cast < type-id > ( expression )
说明：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。
来源：为什么需要static_cast强制转换？
情况1：void指针->其他类型指针
情况2：改变通常的标准转换
情况3：避免出现可能多种转换的歧义
它主要有如下几种用法：
- 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指针或引用）时，由于没有动态类型检查，所以是不安全的。
- 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。
- 把void指针转换成目标类型的指针(不安全!!)
- 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。 | 66 only const_cast |
dynamic_cast
用法：dynamic_cast < type-id > ( expression )
说明：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。
来源：为什么需要dynamic_cast强制转换？
简单的说，当无法使用virtual函数的时候
典型案例：
Wicrosoft公司提供给我们一个类库，其中提供一个类Employee.以头文件Eemployee.h和类库.lib分发给用户
显然我们并无法得到类的实现的源代码
//Emplyee.h
class Employee
{
public:
virtual int salary();
};
class Manager : public Employee
{
public:
int salary();
};
class Programmer : public Employee
{
public:
int salary();
};
我们公司在开发的时候建立有如下类:
class MyCompany
{
public:
void payroll(Employee *pe);
//
};
void MyCompany::payroll(Employee *pe)
{
//do something
}
但是开发到后期，我们希望能增加一个bonus()的成员函数到W$公司提供的类层次中。
假设我们知道源代码的情况下，很简单，增加虚函数：
//Emplyee.h
class Employee
{
public:
virtual int salary();
virtual int bonus();
};
class Manager : public Employee
{
public:
int salary();
};
class Programmer : public Employee
{
public:
int salary();
int bonus();
};
//Emplyee.cpp
int Programmer::bonus()
{
//
}
payroll()通过多态来调用bonus()
class MyCompany
{
public:
void payroll(Employee *pe);
//
};
void MyCompany::payroll(Employee *pe)
{
//do something
//pe->bonus();
}
但是现在情况是，我们并不能修改源代码，怎么办？dynamic_cast华丽登场了！
在Employee.h中增加bonus()声明，在另一个地方定义此函数，修改调用函数payroll().重新编译，ok
//Emplyee.h
class Employee
{
public:
virtual int salary();
};
class Manager : public Employee
{
public:
int salary();
};
class Programmer : public Employee
{
public:
int salary();
int bonus();//直接在这里扩展
};
//somewhere.cpp
int Programmer::bonus()
{
//define
}
class MyCompany
{
public:
void payroll(Employee *pe);
//
};
void MyCompany::payroll(Employee *pe)
{
Programmer *pm = dynamic_cast<Programmer *>(pe);
//如果pe实际指向一个Programmer对象,dynamic_cast成功，并且开始指向Programmer对象起始处
if(pm)
{
//call Programmer::bonus()
}
| //如果pe不是实际指向Programmer对象，dynamic_cast失败，并且pm = 0 | 66 原来是封装的 |
else
{
//use Employee member functions
}
}
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 Base
{
public:
int m_iNum;
virtual void foo();
};
class Derived:public Base
{
public:
char *m_szName[100];
};
void func(Base *pb)
{
Derived *pd1 = static_cast<Derived *>(pb);
Derived *pd2 = dynamic_cast<Derived *>(pb);
}
在上面的代码段中，
如果pb实际指向一个Derived类型的对象，pd1和pd2是一样的，并且对这两个指针执行Derived类型的任何操作都是安全的；
如果pb实际指向的是一个Base类型的对象，那么pd1将是一个指向该对象的指针，对它进行Derived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(即0，因为dynamic_cast失败)。
| 66 | Dynamic_cast 最大的 2012-3-8 21:24:12 |
另外要注意：Base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 Base
{
public:
int m_iNum;
virtual void f(){}
};
class Derived1 : public Base
{
};
class Derived2 : public Base
{
};
void foo()
{
derived1 *pd1 = new Drived1;
pd1->m_iNum = 100;
Derived2 *pd2 = static_cast<Derived2 *>(pd1); //compile error
Derived2 *pd2 = dynamic_cast<Derived2 *>(pd1); //pd2 is NULL
| 66 | dynamic_cast 对于异常情况能够很好的处理，要么成功，要么null or 0…………而static_cast可能error..或者结果未知 |
delete pd1;
}
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。
reinpreter_cast
用法：reinpreter_cast<type-id> (expression)
说明：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。
const_cast
用法：const_cast<type_id> (expression)
说明：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。
源文档 <http://www.cnblogs.com/chio/archive/2007/07/18/822389.html>
