static_cast與dynamic_cast到底是什麼?

Ann-發表於2024-04-23

寫這個隨筆說一下C++的static_cast和dynamic_cast用在子類與父類的指標轉換時的一些事宜。首先,【static_cast,dynamic_cast】【父類指標,子類指標】,兩兩一組,共有4種組合:用 static_cast 父類轉子類、用 static_cast 子類轉父類、使用 dynamic_cast 父類轉子類、用 dynamic_cast 子類轉父類。搞清楚了這4種情況,這篇文章的任務也就達成了。

先說結論,後面給出一個作者覺得通俗易懂的理解:

1. static_cast : 父類轉子類:可以轉,不報錯,不安全;

2.static_casrt : 子類轉父類:可以轉,不報錯,安全;

3.dynamic_cast : 父類轉子類 :

  a)若父類中沒有虛擬函式,不能轉,編譯報錯;

  b)若父類至少有一個虛擬函式則可以轉,不報錯;但:

    b.1)若父類指標指向的確實是一個子類物件,則dynamic_cast返回該子類物件的地址;

    b.2)若父類指標指向的是父類物件,則dynamic_cast返回空指標nullptr;

4.dynamic_cast:子類轉父類:可以轉,不報錯,安全。

總體來看,子類指標父類指標無論怎樣都是安全、允許的(上面的2、4),所以static_cast和dynamic_cast都可以安全使用。

再說上面的1、3。 其實,static_cast相當於我們程式設計師對編譯器的一種承諾:我們清楚地知道這樣轉存在的任何風險,並且我們能夠接受這樣的風險。所以,當我們用static_cast將父類指標轉換成子類指標時,編譯器不報錯。而dynamic_cast是在執行時執行型別轉換,用於將基類的指標安全地轉換成派生類的指標,也就是說,dynamic_cast會進行動態型別檢查。dynamic_cast相當於給程式設計師提供了一種安全的機制,讓程式設計師能夠安全地使用父類指標的動態型別。

下面舉一個使用dynamic_cast(以上3中的b)的例子。首先給出父類和子類的定義:

class B
{
public:
    virtual ~B() {};
};

class D : public B
{

};

若有以上類的定義:

程式碼1:

B* pb = new B;
if( D* p3 = dynamic_cast<D*>(pb) )   
{
    cout << "成功了" << endl;
  //若程式到此處,則程式設計師知道,pb指向的實際上是子類物件,可以使用p3
}
else {
    cout << "失敗了" << endl;
  //若程式到此處,則程式設計師知道,pb指向的實際上是父類物件,使用pb
}

輸出:失敗了。因為動態執行時,pb指向的是父類,並不是子類。

程式碼2:

B* pb = new D;
if( D* p3 = dynamic_cast<D*>(pb) )   
{
    cout << "成功了" << endl;
  //若程式到此處,則程式設計師知道,pb指向的實際上是子類物件,可以使用p3
}
else {
    cout << "失敗了" << endl;
  //若程式到此處,則程式設計師知道,pb指向的實際上是父類物件,使用pb
}

輸出:成功了。

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