C++四種cast操作符
C 風格(C-style)強制轉型如下:
(T) expression 或
T(expression) //函式風格(Function-style)
兩種形式之間沒有本質上的不同。
對於具有轉換的簡單型別而言C 風格轉型工作得很好。然而,這樣的轉換符也能不分皁白地應用於類(class)和類的指標。ANSI-C++標準定義了四個新的轉換符:reinterpret_cast, static_cast, dynamic_cast和const_cast,目的在於控制類(class)之間的型別轉換。
1.1 reinpreter_cast
用法:reinpreter_cast<type-id> (expression)
type-id必須是一個指標、引用、算術型別、函式指標或者成員指標。它可以把一個指標轉換成一個整數,也可以把一個整數轉換成一個指標。
這個操作符能夠在非相關的型別之間轉換。操作結果只是簡單的從一個指標到別的指標的值的二進位制拷貝。在型別之間指向的內容不做任何型別的檢查和轉換。reinpreter_cast是特意用於底層的強制轉型,導致實現依賴(就是說,不可移植)的結果。
int n=9;
// reinterpret_cast 僅僅是複製 n 的位元位到 d,因此d 包含無用值。
double d=reinterpret_cast<double & > (n);
1.2 const_cast
用法:const_cast<type_id> (expression)
用於修改型別的const或volatile屬性。除了const 或volatile修飾之外,type_id和expression的型別是一樣的,一般用於強制消除物件的常量性。它是唯一能做到這一點的 C++ 風格的強制轉型,而C不提供消除const的機制(已驗證)。
常量指標被轉化成非常量指標,並且仍然指向原來的物件;常量引用被轉換成非常量引用,並且仍然指向原來的物件;常量物件被轉換成非常量物件。
1.3 static_cast
用法:static_cast < type-id > ( expression )
該運算子把expression轉換為type-id型別,但沒有執行時型別檢查來保證轉換的安全性。它允許執行任意的隱式轉換和相反轉換動作。主要有如下幾種用法:
1)用於基本資料型別之間的轉換,如把int轉換成char,non-const 物件轉型為 const 物件(這裡相反方向不可以,C++只有const_cast可以)。
2)把空指標轉換成目標型別的指標。(之前的做法是用強制轉換(type-id*))
3)把任何型別的表示式轉換成void型別。
4)應用到類的指標上,它允許子類型別的指標轉換為父類型別的指標(upercasting這是一個有效的隱式轉換);也能夠執行相反動作,即轉換父類為它的子類(downcasting),這種轉換的安全性需要開發人員來保證(主要是在非上下轉型中)。
class Base {};
class Derived : public Base {};
Base *a = new Base;
Derived *b = NULL;
b = static_cast<Derived *>(a); //可以通過編譯,但存在安全隱患(如訪問//Derived的成員)
注意:
1.static_cast不能轉換掉expression的const、volitale、或者__unaligned屬性。
2.在非基本型別或上下轉型中,被轉換的父類需要檢查是否與目的型別相一致,否則,如果在兩個完全不相干的類之間進行轉換,將會導致編譯出錯。
1.4 dynamic_cast
只用於物件的指標和引用,主要用於執行“安全的向下轉型”,也就是說,要確定一個物件是否是一個繼承體系中的一個特定型別。它是唯一不能用舊風格語法執行的強制轉型,也是唯一可能有重大執行時代價的強制轉型。
當用於多型型別時(包含虛擬函式),它允許任意的隱式型別轉換以及相反過程。不過,與static_cast不同,在後一種情況裡(即隱式轉換的相反過程),dynamic_cast根據RTTI資訊檢查操作是否有效。即在轉換時dynamic_cast會檢查轉換是否能返回一個被請求的有效的完整物件。這種檢查不是語法上的,而是真實情況的檢查。檢測在執行時進行,如果被轉換的指標不是一個被請求的有效完整的物件指標,返回值為NULL。
先看RTTI相關部分,通常,許多編譯器都是通過vtable找到物件的RTTI資訊的,這也就意味著,如果基類沒有虛擬函式,也就無法判斷一個基類指標變數所指物件的真實型別, 這時候dynamic_cast只能用來做安全的轉換(upercasting),如從派生類指標轉換成基類指標,而這種轉換其實並不需要dynamic_cast參與。
class Base { virtual dummy() {} };
class Derived : public Base {};
class Other{} ;
Base* b1 = new Derived;
Base* b2 = new Base;
Derived* d1 = dynamic_cast<Derived *>(b1); // succeeds
Derived* d2 = dynamic_cast<Derived *>(b2); // fails: returns 'NULL'
//如果一個引用型別執行了型別轉換並且這個轉換是不可能的,執行時一個//bad_cast的異常型別會被丟擲:
Derived d3 = dynamic_cast<Derived &>(*b1); // succeeds
Derived d4 = dynamic_cast<Derived &>(*b2); // fails: exception thrown
注意:Base需要有虛擬函式,否則會編譯出錯。
1.5 小結
四種型別轉換操作符對於隱式的型別轉換沒有必要。
static_cast在更寬上範圍內可以完成對映,這種不加限制的對映伴隨著不安全性。在類層次間進行上行轉換時,dynamic_cast和static_cast的效果是一樣的;在進行下行轉換時(基類需要包含虛擬函式),dynamic_cast具有型別檢查的功能,犧牲了效率,但比static_cast安全。
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