C++强制类型转换:static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast
一、static_cast:static_cast<new_type> (expression)
static_cast相當(dāng)于傳統(tǒng)的C語(yǔ)言里的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換,該運(yùn)算符把expression轉(zhuǎn)換為new_type類型,用來(lái)強(qiáng)迫隱式轉(zhuǎn)換,例如non-const對(duì)象轉(zhuǎn)為const對(duì)象,編譯時(shí)檢查,用于非多態(tài)的轉(zhuǎn)換,可以轉(zhuǎn)換指針及其他,但沒(méi)有運(yùn)行時(shí)類型檢查來(lái)保證轉(zhuǎn)換的安全性。它主要有如下幾種用法:
①用于類層次結(jié)構(gòu)中基類(父類)和派生類(子類)之間指針或引用的轉(zhuǎn)換。
進(jìn)行上行轉(zhuǎn)換(把派生類的指針或引用轉(zhuǎn)換成基類表示)是安全的;
進(jìn)行下行轉(zhuǎn)換(把基類指針或引用轉(zhuǎn)換成派生類表示)時(shí),由于沒(méi)有動(dòng)態(tài)類型檢查,所以是不安全的。
②用于基本數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換,如把int轉(zhuǎn)換成char,把int轉(zhuǎn)換成enum。這種轉(zhuǎn)換的安全性也要開(kāi)發(fā)人員來(lái)保證。
③把空指針轉(zhuǎn)換成目標(biāo)類型的空指針。
④把任何類型的表達(dá)式轉(zhuǎn)換成void類型。
注意:static_cast不能轉(zhuǎn)換掉expression的const、volatile、或者_(dá)_unaligned屬性。
char a = 'a'; int b = static_cast<char>(a);//正確,將char型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成int型數(shù)據(jù)double *c = new double; void *d = static_cast<void*>(c);//正確,將double指針轉(zhuǎn)換成void指針int e = 10; const int f = static_cast<const int>(e);//正確,將int型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成const int型數(shù)據(jù)const int g = 20; int *h = static_cast<int*>(&g);//編譯錯(cuò)誤,static_cast不能轉(zhuǎn)換掉g的const屬性二、dynamic_cast:dynamic_cast<type*>(e) 、dynamic_cast<type&>(e) 、dynamic_cast<type&&>(e)
type必須是一個(gè)類類型,在第一種形式中,type必須是一個(gè)有效的指針,在第二種形式中,type必須是一個(gè)左值,在第三種形式中,type必須是一個(gè)右值。在上面所有形式中,e的類型必須符合以下三個(gè)條件中的任何一個(gè):e的類型是是目標(biāo)類型type的公有派生類、e的類型是目標(biāo)type的共有基類或者e的類型就是目標(biāo)type的的類型。如果一條dynamic_cast語(yǔ)句的轉(zhuǎn)換目標(biāo)是指針類型并且失敗了,則結(jié)果為0。如果轉(zhuǎn)換目標(biāo)是引用類型并且失敗了,則dynamic_cast運(yùn)算符將拋出一個(gè)std::bad_cast異常(該異常定義在typeinfo標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)頭文件中)。e也可以是一個(gè)空指針,結(jié)果是所需類型的空指針。
dynamic_cast主要用于類層次間的上行轉(zhuǎn)換和下行轉(zhuǎn)換,還可以用于類之間的交叉轉(zhuǎn)換(cross cast)。
在類層次間進(jìn)行上行轉(zhuǎn)換時(shí),dynamic_cast和static_cast的效果是一樣的;
在進(jìn)行下行轉(zhuǎn)換時(shí),dynamic_cast具有類型檢查的功能,比static_cast更安全。dynamic_cast是唯一無(wú)法由舊式語(yǔ)法執(zhí)行的動(dòng)作,也是唯一可能耗費(fèi)重大運(yùn)行成本的轉(zhuǎn)型動(dòng)作。
三、const_cast:const_cast<new_type> (expression)
const_cast,用于修改類型的const或volatile屬性。
該運(yùn)算符用來(lái)修改類型的const(唯一有此能力的C++-style轉(zhuǎn)型操作符)或volatile屬性。除了const 或volatile修飾之外, new_type和expression的類型是一樣的。
①常量指針被轉(zhuǎn)化成非常量的指針,并且仍然指向原來(lái)的對(duì)象;
②常量引用被轉(zhuǎn)換成非常量的引用,并且仍然指向原來(lái)的對(duì)象;
③const_cast一般用于修改底指針。如const char *p形式。
const int g = 20; int *h = const_cast<int*>(&g);//去掉const常量const屬性const int g = 20; int &h = const_cast<int &>(g);//去掉const引用const屬性const char *g = "hello"; char *h = const_cast<char *>(g);//去掉const指針const屬性四、reinterpret_cast:reinterpret_cast<new_type> (expression)
new_type必須是一個(gè)指針、引用、算術(shù)類型、函數(shù)指針或者成員指針。它可以把一個(gè)指針轉(zhuǎn)換成一個(gè)整數(shù),也可以把一個(gè)整數(shù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)指針(先把一個(gè)指針轉(zhuǎn)換成一個(gè)整數(shù),再把該整數(shù)轉(zhuǎn)換成原類型的指針,還可以得到原先的指針值)。
reinterpret_cast意圖執(zhí)行低級(jí)轉(zhuǎn)型,實(shí)際動(dòng)作(及結(jié)果)可能取決于編輯器,這也就表示它不可移植。
五、注意事項(xiàng):
1、static_cast和reinterpret_cast的區(qū)別主要在于多重繼承,比如:
class A {public:int m_a; };class B {public:int m_b; };class C : public A, public B {};C c; printf("%p, %p, %p", &c, reinterpret_cast<B*>(&c), static_cast <B*>(&c));前兩個(gè)的輸出值是相同的,最后一個(gè)則會(huì)在原基礎(chǔ)上偏移4個(gè)字節(jié),這是因?yàn)閟tatic_cast計(jì)算了父子類指針轉(zhuǎn)換的偏移量,并將之轉(zhuǎn)換到正確的地址(c里面有m_a,m_b,轉(zhuǎn)換為B*指針后指到m_b處),而reinterpret_cast卻不會(huì)做這一層轉(zhuǎn)換。
因此, 你需要謹(jǐn)慎使用 reinterpret_cast。
2.新式轉(zhuǎn)換較舊式轉(zhuǎn)換更受歡迎。原因有二,一是新式轉(zhuǎn)型較易辨別,能簡(jiǎn)化“找出類型系統(tǒng)在哪個(gè)地方被破壞”的過(guò)程;二是各轉(zhuǎn)型動(dòng)作的目標(biāo)愈窄化,編譯器愈能診斷出錯(cuò)誤的運(yùn)用。
3.盡量少使用轉(zhuǎn)型操作,尤其是dynamic_cast,耗時(shí)較高,會(huì)導(dǎo)致性能的下降,盡量使用其他方法替代。
總結(jié)
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