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C\C++类型转换操作符  

2010-09-01 14:38:26|  分类: C和C++语言 |  标签: |举报 |字号 订阅

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传统C语言的内部类型转换
    C语言传统的转化很简单。
    比如:
    double d=5.0;
    int a=(int)d;

    这个感觉和java差不多。
C++有四个内部类型转换操作符:const_castreinterpret_caststatic_castdynamic_cast
const_cast
  用法:const_cast<type_id> (expression)
  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的类型是一样的。
  一、常量指针被转化成非常量指针,并且仍然指向原来的对象;
  二、
常量引用被转换成非常量引用,并且仍然指向原来的对象;
  三、
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;
  B()
  {
  ;
  }
  };
  void foo()
  {
  const B b1;
  //b1.m_iNum = 100; //comile error
  B& b2 = const_cast<B&>(b1);
  b2. m_iNum = 200; //fine?
  }
  int main()
  {
  foo();
  return 0;
  }
  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把它转换成一个非常量对象引用,就可以对它的数据成员任意改变。
const_cast用于类型转换掉表达式的constvolatileness属性。通过使用const_cast,你向人们和编译器强调你通过类型转换想做的只是改变一些东西的constness或者volatileness属性。这个含义被编译器所约束。如果你试图使用const_cast来完成修改constness 或者volatileness属性之外的事情,你的类型转换将被拒绝。 
reinterpret_cast
  reinterpret_cast是C++里的强制类型转换符。  它的本质是重新解释引用或者指针所对应的比特模型(类型),引用或者指针所指向的内存区域的数据不会变化。
  例1:
int *n= new int ;
double *d=reinterpret_cast<double*> (n);

        例2:
int n=9;
double &d= reinterpret_cast<double&> (n);

在进行计算以后, d 包含无用值. 这是因为引用或者指针所指向的内存区域的数据不会变化。reinterpret_cast仅仅重新解释引用或者指针所对应的比特模型(类型),而static_cast却进行了二进制转换
 例如:
  int n=9; double d=static_cast < double > (n);
上面的例子中, 我们将一个变量从 int 转换到 double。 这些类型的二进制表达式是不同的。 
 要将整数 9 转换到 双精度  整数 9,  static_cast 需要正确地为双精度整数 d 补足比特位。其结果为 9.0。
 而reinterpret_cast 的行为却不同:
  例3:
  int n=9;
  double d=reinterpret_cast<double & > (n);

  这次, 结果有所不同. 在进行计算以后, d 包含无用值. 这是因为reinterpret_cast仅仅重新解释引用或者指针所对应的比特模型(类型)
  因此, 你需要谨慎使用 reinterpret_cast.
注意:在例3中n和d的确对应不同的内存单元。
 它似乎和reinterpret_cast仅仅重新解释引用或者指针所对应的比特模型(类型)相矛盾。
 其实不矛盾。例3的本质如下:
  int n=9;
  reinterpret_cast<double & > temp=reinterpret_cast<double & > (n);
  double d=temp;
//注意这里本质是拷贝。当然n和d的确对应不同的内存单元
static_cast
  用法:static_cast < type-id > ( expression )
  该运算符把expression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:
  ①用于类层次结构中基类(父类)和派生类(子类)之间指针或引用的转换。
  进行上行转换(把派生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派生类表示)时,由于没有动态类型检查,所以是不安全的。
  ②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。
  ③把空指针转换成目标类型的空指针。
  ④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的const、volitale、或者__unaligned属性。
  C++中static_cast和reinterpret_cast的区别
  C++primer第五章里写了编译器隐式执行任何类型转换都可由static_cast显示完成;reinterpret_cast通常为操作数的位模式提供较低层的重新解释
  1、C++中的static_cast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。比如:
  int i;
  float f = 166.7f;
  i = static_cast<int>(f);
  此时结果,i的值为166。
  2、C++中的reinterpret_cast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,//i 也是指针,整型指针;一个明显的现象是在转换前后没有数位损失

dynamic_cast
  用法:dynamic_cast < type-id > ( expression )
  该运算符把expression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也必须是一个指针,如果type-id是一个引用,那么expression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。
  注意:B要有虚函数,否则会编译出错;static_cast则没有这个限制。

    作为四个内部类型转换操作符之一的dynamic_cast和传统的C风格的强制类型转换有着巨大的差别。除了dynamic_cast以外的转换,
其行为的都是在编译期就得以确定的,转换是否成功,并不依赖被转换的对象。而
dynamic_cast则不然
首先,
dynamic_cast依赖于RTTI信息,其次,在转换时,dynamic_cast会检查转换的source对象是否真的可以转换成target类型,这种检查不是语法上的,而是真实情况的检查。先看RTTI相关部分,通常,许多编译器都是通过vtable找到对象的RTTI信息的,
这也就意味着,如果基类没有虚方法,也就无法判断一个基类指针变量所指对象的真实类型, 
这时候,
dynamic_cast只能用来做安全的转换,例如从派生类指针转换成基类指针.而这种转换其实并不需要dynamic_cast参与.也就是说,dynamic_cast是根据RTTI记载的信息来判断类型转换是否合法的.
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); 
//compile 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
    下面再看一个例子:
    struct B1{
        
virtual ~B1(){}
    };
    
struct B2{
        
virtual ~B2(){}
    };
    struct D1 : B1, B2{};
    int main()
    {
        D1 d;
        B1* pb1 = &d;
        B2* pb2 = dynamic_cast<B2*>(pb1);//L1
        B2* pb22 = static_cast<B2*>(pb1);  //L2
        return 0;
    }

    上述定义中可以看到,B1和B2是不相关的类,从L1可以看到,dynamic_cast允许这种转换:只要B1存在多态方法.
    L2将编译失败,static_cast并不允许两个完全不相干的类互相转换. 
困惑:http://zhidao.baidu.com/question/56811956.html
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