C++四種強制類型轉換運算符

C++有四種強制類型轉換符,分別是dynamic_cast,const_cast,static_cast,reinterpret_cast。
其中dynamic_cast與運行時類型轉換密切相關,在這裏我們先介紹dynamic_cast,其他三種在後面介紹。

1、dynamic_cast運算符
該轉換符用於將一個指向派生類的基類指針或引用轉換爲派生類的指針或引用
注意:dynamic_cast轉換符只能用於含有虛函數的類,其表達式爲 dynamic_cast<類型>(表達式)
其中的類型是指把表達式要轉換成的目標類型,比如含有虛函數的基類B和從基類B派生出的派生類D,則:
B *pb; 
D *pd, md;  
pb = &md; 
pd = dynamic_cast<D *>(pb); 
最後一條語句表示把指向派生類D的基類指針pb轉換爲派生類D的指針,然後將這個指針賦給派生類D的指針pd,有人可能會覺得這樣做沒有意義,既然指針pd要指向派生類爲什麼不pd = &md;這樣做更直接呢?有些時候我們需要強制轉換,比如如果指向派生類的基類指針B想訪問派生類D中的除虛函數之外的成員時就需要把該指針轉換爲指向派生類D的指針,以達到訪問派生類D中特有的成員的目的,比如派生類D中含有特有的成員函數g(),這時可以這樣來訪問該成員dynamic_cast<D *>(pb)->g();因爲dynamic_cast轉換後的結果是一個指向派生類的指針,所以可以這樣訪問派生類中特有的成員。但是該語句不影響原來的指針的類型,即基類指針pb仍然是指向基類B的。如果單獨使用該指針仍然不能訪問派生類中特有的成員。一般情況下不推見這樣使用dynamic_cast轉換符,因爲dynamic_cast的轉換並不會總是成功的,具體情況在後面介紹。

dynamic_cast的注意事項
dynamic_cast轉換符只能用於指針或者引用。dynamic_cast轉換符只能用於含有虛函數的類。dynamic_cast轉換操作符在執行類型轉換時首先將檢查能否成功轉換,如果能成功轉換則轉換之,如果轉換失敗,如果是指針則反回一個0值,如果是轉換的是引用,則拋出一個bad_cast異常,所以在使用dynamic_cast轉換之間應使用if語句對其轉換成功與否進行測試,比如pd = dynamic_cast(pb); if(pd){…}else{…},或者這樣測試if(dynamic_cast(pb)){…}else{…}

因此,dynamic_cast操作符一次執行兩個操作。首先驗證被請求的轉換是否有效,只有轉換有效,操作符才實際進行轉換。基類的指針可以賦值爲指向派生類的對象,同樣,基類的引用也可以用派生類對象初始化,因此,dynamic_cast操作符執行的驗證必須在運行時進行。

2、const_cast操作符
其表達式爲 const_cast<類型>(表達式)

其中類型指要把表達式轉換爲的目標類型。該操作符用於改變const和volatile,const_cast最常用的用途就是刪除const屬性,如果某個變量在大多數時候是常量,而在某個時候又是需要修改的,這時就可以使用const_cast操作符了。
const_cast操作符不能改變類型的其他方面,他只能改變const或volatile,即const_cast不能把int改變爲double,但可以把const int改變爲int。const_cast只能用於指針或引用。

const_cast的用法舉例
比如:int a=3; const int *b=&a; int* c=const_cast(b); *c=4; cout<<a<<*c;這時輸出兩個4,如果不使用const_cast轉換符則常量指針*c的值是不能改變的,在這裏使用const_cast操作符,通過指針b就能改變常量指針和變量a的值。

3、static_cast操作符
該操作符用於非多態類型的轉換,任何標準轉換都可以使用他,即static_cast可以把int轉換爲double,但不能把兩個不相關的類對象進行轉換,比如類A不能轉換爲一個不相關的類B類型。static_cast本質上是傳統c語言強制轉換的替代品。

static_cast(靜態轉換)執行非多態的轉換,用於代替C中通常的轉換操作。因此,被做爲隱式類型轉換使用。顯式告訴編譯器,不關心轉換後精度損失。比如:
int i;
float f = 166.7f;
i = static_cast<int>(f);
此時結果,i的值爲166。

4、reinterpret_cast操作符
該操作符用於將一種類型轉換爲另一種不同的類型,比如可以把一個整型轉換爲一個指針,或把一個指針轉換爲一個整型,因此使用該操作符的危險性較高,一般不應使用該操作符。

reinterpret_cast(重述轉換)主要是將數據從一種類型的轉換爲另一種類型。所謂“通常爲操作數的位模式提供較低層的重新解釋”也就是說將數據以二進制存在形式的重新解釋。比如:
int i;
char *p = "This is a example.";
i = reinterpret_cast<int>(p);
此時結果,i與p的值是完全相同的。reinterpret_cast的作用是說將指針p的值以二進制(位模式)的方式被解釋爲整型,並賦給i,一個明顯的現象是在轉換前後沒有數位損失,即一定不改變元數據。 


關於reinterpret_cast,使用這個操作符的類型轉換,其的轉換結果幾乎都是執行期定義(implementation-defined)。因此,使用reinterpret_casts的代碼很難移植。 

reinterpret_casts的最普通的用途就是在函數指針類型之間進行轉換。例如,假設你有一個函數指針數組

typedef void (*FuncPtr)(); // FuncPtr是一個指向函數的指針,該函數沒有參數返回值類型爲void

FuncPtr funcPtrArray[10]; // funcPtrArray是一個能容納10個FuncPtrs指針的數組 


讓我們假設你希望(因爲某些莫名其妙的原因)把一個指向下面函數的指針存入funcPtrArray數組:

int doSomething();


你不能不經過類型轉換而直接去做,因爲doSomething函數對於funcPtrArray數組來說有一個錯誤的類型。在FuncPtrArray數組裏的函數返回值是void類型,而doSomething函數返回值是int類型。

funcPtrArray[0]  =  &doSomething; // 錯誤!類型不匹配reinterpret_cast可以讓你迫使編譯器以你的方法去看待它們

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

 

轉換函數指針的代碼是不可移植的(C++不保證所有的函數指針都被用一樣的方法表示),在一些情況下這樣的轉換會產生不正確的結果。

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