[初學(xué)C++]四種強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換

1) static_cast<類型說明符> (變量或表達(dá)式)

在C++語言中static_cast用于數(shù)據(jù)類型的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換,強(qiáng)制將一種數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為另一種數(shù)據(jù)類型。例如將整型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)。
它主要有如下幾種用法:

  1. 用于類層次結(jié)構(gòu)中基類和派生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(把基類的指針或引用轉(zhuǎn)換為派生類表示)由于沒有動(dòng)態(tài)類型檢查,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。這種轉(zhuǎn)換的安全也要開發(fā)人員來保證
  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)換為void類型
  • 注意:static_cast不能轉(zhuǎn)換掉expression的const、volitale或者_(dá)_unaligned屬性。
  • static_cast:可以實(shí)現(xiàn)C++中內(nèi)置基本數(shù)據(jù)類型之間的相互轉(zhuǎn)換。
  • 如果涉及到類的話,static_cast只能在有相互聯(lián)系的類型中進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換,不一定包含虛函數(shù)。

2) const_cast<類型說明符> (變量或表達(dá)式)

const_cast用于強(qiáng)制去掉const這種不能被修改的常數(shù)特性,但需要特別注意的是const_cast不是用于去除變量的常量性,而是去除指向常數(shù)對(duì)象的指針或引用的常量性,其去除常量性的對(duì)象必須為指針或引用。

用法:const_cast<type_id> (expression)
該運(yùn)算符用來修改類型的const或volatile屬性。除了const 或volatile修飾之外, type_id和expression的類型是一樣的。

常量指針被轉(zhuǎn)化成非常量指針,并且仍然指向原來的對(duì)象;
常量引用被轉(zhuǎn)換成非常量引用,并且仍然指向原來的對(duì)象;
常量對(duì)象被轉(zhuǎn)換成非常量對(duì)象。

下面代碼,變量a一開始就被聲明為一個(gè)常量變量,不管后面的程序怎么處理,它就是一個(gè)常量,就是不會(huì)變化的。我們稱“*q=20”語句為未定義行為語句,所謂的未定義行為是指在標(biāo)準(zhǔn)的C++規(guī)范中并沒有明確規(guī)定這種語句的具體行為,該語句的具體行為由編譯器來自行決定如何處理。對(duì)于這種未定義行為的語句我們應(yīng)該盡量予以避免!
了解了const_cast的使用場(chǎng)景后,可以知道使用const_cast通常是一種無奈之舉,同時(shí)也建議大家在今后的C++程序設(shè)計(jì)過程中一定不要利用const_cast去掉指針或引用的常量性并且去修改原始變量的數(shù)值,這是一種非常不好的行為。

int main()
{
    const int a = 10;
    const int * p = &a;
    int *q =const_cast<int *>(p);
    *q = 20;    //fine
    cout <<a<<" "<<*p<<" "<<*q<<endl;//a=10 *p=20 *q=20
    return 0;
}

3) reinterpret_cast<類型說明符> (變量或表達(dá)式)

在C++語言中,reinterpret_cast主要有三種強(qiáng)制轉(zhuǎn)換用途:
改變指針或引用的類型、將指針或引用轉(zhuǎn)換為一個(gè)足夠長(zhǎng)度的整形、將整型轉(zhuǎn)換為指針或引用類型。

用法:reinterpret_cast<type_id> (expression)
type-id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),在把該整數(shù)轉(zhuǎn)換成原類型的指針,還可以得到原先的指針值)。
在使用reinterpret_cast強(qiáng)制轉(zhuǎn)換過程僅僅只是比特位的拷貝,因此在使用過程中需要特別謹(jǐn)慎!
int *a = new int;
double *d = reinterpret_cast<double *>(a);
上栗子中,將整型指針通過reinterpret_cast強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成了雙精度浮點(diǎn)型指針。
reinterpret_cast可以將指針或引用轉(zhuǎn)換為一個(gè)足夠長(zhǎng)度的整形,此中的足夠長(zhǎng)度具體長(zhǎng)度需要多少則取決于操作系統(tǒng),如果是32位的操作系統(tǒng),就需要4個(gè)字節(jié)及以上的整型,如果是64位的操作系統(tǒng)則需要8個(gè)字節(jié)及以上的整型。

4) dynamic_cast

用法:dynamic_cast<type_id> (expression)

  1. 其他三種都是編譯時(shí)完成的,dynamic_cast是運(yùn)行時(shí)處理的,運(yùn)行時(shí)要進(jìn)行類型檢查。
  2. 不能用于內(nèi)置的基本數(shù)據(jù)類型的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。
  3. dynamic_cast轉(zhuǎn)換如果成功的話返回的是指向類的指針或引用,轉(zhuǎn)換失敗的話則會(huì)返回NULL。
  4. 使用dynamic_cast進(jìn)行轉(zhuǎn)換的,基類中一定要有虛函數(shù),否則編譯不通過。
    B中需要檢測(cè)有虛函數(shù)的原因:類中存在虛函數(shù),就說明它有想要讓基類指針或引用指向派生類對(duì)象的情況,此時(shí)轉(zhuǎn)換才有意義。
    這是由于運(yùn)行時(shí)類型檢查需要運(yùn)行時(shí)類型信息,而這個(gè)信息存儲(chǔ)在類的虛函數(shù)表(關(guān)于虛函數(shù)表的概念,詳細(xì)可見<Inside c++ object model>)中,
    只有定義了虛函數(shù)的類才有虛函數(shù)表。
  5. 在類的轉(zhuǎn)換時(shí),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。
  • 向上轉(zhuǎn)換,即為子類指針指向父類指針(一般不會(huì)出問題);向下轉(zhuǎn)換,即將父類指針轉(zhuǎn)化子類指針。
  • 向下轉(zhuǎn)換的成功與否還與將要轉(zhuǎn)換的類型有關(guān),即要轉(zhuǎn)換的指針指向的對(duì)象的實(shí)際類型與轉(zhuǎn)換以后的對(duì)象類型一定要相同,否則轉(zhuǎn)換失敗。
  • 在C++中,編譯期的類型轉(zhuǎn)換有可能會(huì)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤,特別是涉及到類對(duì)象的指針或引用操作時(shí),更容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。Dynamic_cast操作符則可以在運(yùn)行期對(duì)可能產(chǎn)生問題的類型轉(zhuǎn)換進(jìn)行測(cè)試。
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