C++四种强制类型转换 dynamic_cast,const_cast,static_cast,reinterpret_cast

综述
  • dynamic_cast  用于多态类型的转换

  • static_cast 用于非多态类型的转换

  • const_cast  用于删除 constvolatile 和 __unaligned 特性

  • reinterpret_cast 用于位的简单重新解释

static_cast

用法:static_cast < type-id > ( expression_r_r )

该运算符把expression_r_r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:
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。
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。
把空指针转换成目标类型的空指针。
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_r_r的const、volitale、或者__unaligned属性。

dynamic_cast

用法:dynamic_cast < type-id > ( expression_r_r )

该运算符把expression_r_r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_r_r也必须是一个指针,如果type-id是一个引用,那么expression_r_r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); //copile 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。

reinpreter_cast

用法:reinpreter_cast<type-id> (expression_r_r)

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_r_r)

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_r_r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。

最容易理解的解释:

   dynamic_cast:   通常在基类和派生类之间转换时使用;
   const_cast:   主要针对const和volatile的转换.   
   static_cast:   一般的转换,如果你不知道该用哪个,就用这个。   
   reinterpret_cast:   用于进行没有任何关联之间的转换,比如一个字符指针转换为一个整形数。




1、dynamic_cast运算符
该转换符用于将一个指向派生类的基类指针或引用转换为派生类的指针或引用
注意:dynamic_cast转换符只能用于含有虚函数的类,其表达式为  dynamic_cast<类型>(表达式)
其中的类型是指把表达式要转换成的目标类型,比如含有虚函数的基类B和从基类B派生出的派生类D,则:
B *pb; 
D *pd, md;  
pb = &md; 
pd = dynamic_cast<D *>(pb); 
最后一条语句表示把指向派生类D的基类指针pb转换为派生类D的指针,然后将这个指针赋给派生类D的指针pd,有人可能会觉得这样做没有意义,既然指针pd要指向派生类为什么不 pd = &md; 这样做更直接呢?有些时候我们需要强制转换,比如如果指向派生类的基类指针B想访问派生类D中的除虚函数之外的成员时就需要把该指针转换为指向派生类D的指针,以达到访问派生类D中特有的成员的目的,比如派生类D中含有特有的成员函数g(),这时可以这样来访问该成员 dynamic_cast<D *>(pb)->g(); 因为dynamic_cast转换后的结果是一个指向派生类的指针,所以可以这样访问派生类中特有的成员。但是该语句不影响原来的指针的类型,即基类指针pb仍然是指向基类B的。如果单独使用该指针仍然不能访问派生类中特有的成员。一般情况下不推见这样使用dynamic_cast转换符,因为dynamic_cast的转换并不会总是成功的,具体情况在后面介绍。

dynamic_cast的注意事项
dynamic_cast转换符只能用于指针或者引用。dynamic_cast转换符只能用于含有虚函数的类。dynamic_cast转换操作符在执行类型转换时首先将检查能否成功转换,如果能成功转换则转换之,如果转换失败,如果是指针则反回一个0值,如果是转换的是引用,则抛出一个bad_cast异常,所以在使用dynamic_cast转换之间应使用if语句对其转换成功与否进行测试,比如 pd = dynamic_cast(pb); if(pd){…}else{…} ,或者这样测试 if(dynamic_cast(pb)){…}else{…}

因此,dynamic_cast操作符一次执行两个操作。首先验证被请求的转换是否有效,只有转换有效,操作符才实际进行转换。基类的指针可以赋值为指向派生类的对象,同样,基类的引用也可以用派生类对象初始化,因此,dynamic_cast操作符执行的验证必须在运行时进行。

2、const_cast操作符
其表达式为 const_cast<类型>(表达式)

其中类型指要把表达式转换为的目标类型。该操作符用于改变const和volatile,const_cast最常用的用途就是删除const属性,如果某个变量在大多数时候是常量,而在某个时候又是需要修改的,这时就可以使用const_cast操作符了。
const_cast操作符不能改变类型的其他方面,他只能改变const或volatile,即const_cast不能把int改变为double,但可以把const int改变为int。const_cast只能用于指针或引用。

const_cast的用法举例
比如: int a=3; const int *b=&a; int* c=const_cast(b); *c=4; cout<<a<<*c; 这时输出两个4,如果不使用const_cast转换符则常量指针*c的值是不能改变的,在这里使用const_cast操作符,通过指针b就能改变常量指针和变量a的值。

3、static_cast操作符
该操作符用于非多态类型的转换,任何标准转换都可以使用他,即static_cast可以把int转换为double,但不能把两个不相关的类对象进行转换,比如类A不能转换为一个不相关的类B类型。static_cast本质上是传统c语言强制转换的替代品。

static_cast(静态转换)执行非多态的转换,用于代替C中通常的转换操作。因此,被做为隐式类型转换使用。显式告诉编译器,不关心转换后精度损失。比如:
int i;
float f = 166.7f;
i = static_cast<int>(f);
此时结果,i的值为166。

4、reinterpret_cast操作符
该操作符用于将一种类型转换为另一种不同的类型,比如可以把一个整型转换为一个指针,或把一个指针转换为一个整型,因此使用该操作符的危险性较高,一般不应使用该操作符。

reinterpret_cast(重述转换)主要是将数据从一种类型的转换为另一种类型。所谓“通常为操作数的位模式提供较低层的重新解释”也就是说将数据以二进制存在形式的重新解释。比如:
int i;
char *p = "This is a example.";
i = reinterpret_cast<int>(p);
此时结果,i与p的值是完全相同的。reinterpret_cast的作用是说将指针p的值以二进制(位模式)的方式被解释为整型,并赋给i,一个明显的现象是在转换前后没有数位损失,即一定不改变元数据。 


关于reinterpret_cast,使用这个操作符的类型转换,其的转换结果几乎都是执行期定义(implementation-defined)。因此,使用reinterpret_casts的代码很难移植。 

reinterpret_casts的最普通的用途就是在函数指针类型之间进行转换。例如,假设你有一个函数指针数组

typedef void (*FuncPtr)(); // FuncPtr是一个指向函数的指针,该函数没有参数返回值类型为void

FuncPtr funcPtrArray[10]; // funcPtrArray是一个能容纳10个FuncPtrs指针的数组 


让我们假设你希望(因为某些莫名其妙的原因)把一个指向下面函数的指针存入funcPtrArray数组:

int doSomething();


你不能不经过类型转换而直接去做,因为doSomething函数对于funcPtrArray数组来说有一个错误的类型。在FuncPtrArray数组里的函数返回值是void类型,而doSomething函数返回值是int类型。

funcPtrArray[0]  =  &doSomething; // 错误!类型不匹配reinterpret_cast可以让你迫使编译器以你的方法去看待它们

funcPtrArray[0] = reinterpret_cast<FuncPtr>(&doSomething); // this compiles 

 

转换函数指针的代码是不可移植的(C++不保证所有的函数指针都被用一样的方法表示),在一些情况下这样的转换会产生不正确的结果。

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