C++中,有哪4个与类型转换相关的关键字?

C++中,有哪4个与类型转换相关的关键字?

在C/C++语言中用 (type) value(在C++还可以采用type(value))来进行显式类型转换(explicit type conversion),常常又被称为强制转换(cast投射/铸模)。这种转换的正确性完全掌握在程序员手中,传统上强制转换往往被过度使用,成为C++程序犯错的一个主要根源。
为了减少强制转换的副作用,并且在查错时使程序员能够快速定位(总是最值得怀疑的)强制转换,在标准C++中新增加了4个关键字*_cast,用来提倡一种全新的C++显式转换语法:
*_cast (expression)


   
   
   
   

1、reinterpret_cast (expression)

type-id 必须是一个指针、引用、算术类型、函数指针或者成员指针。它可以把一个指针转换成一个整数,也可以把一个整数转换成一个指针(先把一个指针转换成一个整数,再把该整数转换成原类型的指针,还可以得到原先的指针值)。

static_cast和reinterpret_cast的区别主要在于多重继承reinterpret_cast(重解释转换):一种最有可能出问题的最不安全的类型转换。只是在下面的情形,才需要使用这种类型转换:当需要使用时,所得到的东西已经不同了,为了使它能够用于原来的目的,必须再次把它转换回来。例如:


    
    
    
    
  1. const int sz = 100; // 定义数组大小,标准C++提倡用常型变量(而不是常数或
  2. // 符号常量宏)
  3. struct X {int a[sz];}; // 只包含一个整数数组的结构
  4. X x; // 定义结构变量,此时结构中的数组元素的值 无意义(需要初始化)
  5. int *px = reinterpret_cast <int *> (&x); // 为了初始化,先把结构转化为int数组
  6. for (int *i = px; i < px + sz; i++) *i = 0; // 将每个数组元素的值初始化为0
  7. print( reinterpret_cast< X *> (px)); // 重新转换成结构指针,以便使用
  8. // 也可以直接使用原来的标识符x
  9. // 此语句相当于print(&x);

使用reinterpret_cast 通常是一种不明智且不方便的编程方式 。但是在必须使用时,它也是非常有用的。

2、static_cast(content)静态转换

主要用于c++中内置的基本数据类型之间的转换,在编译期间处理,但是没有运行时类型的检测来保证转换的安全性

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:

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、volatile、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

static_cast(静态转换):用于明确定义良性和适度良性的转换,包括原来不需要采用强制转换的自动类型转换(包括无损的提升转换和可能丢失信息的窄化转换[narrowing conversion],对后者编译器一般会提出警告)。即将编译器隐式执行的转型弄成显示的。标准C++提倡对任何数据的类型转换(不论是自动的还是强制的),都采用新的*_cast显式类型转换方法。例如:


   
   
   
   
  1. int i = 0x7fff;
  2. long l;
  3. float f;
  4. char c;
  5. // (1)典型的非强制转换(自动转换)
  6. // 传统方式:
  7. l = i;
  8. f = i;
  9. // 提倡的新方式:
  10. l = static_cast <long>(i);
  11. f = static_cast <float>(i);
  12. // (2)窄化转换
  13. // 传统方式:
  14. // 会显示警告信息:
  15. i = l; // 可能丢失数字
  16. i = f; // 可能丢失信息
  17. c = i; // 可能丢失数字
  18. // 不显示警告信息(但仍然难定位):
  19. i = (int)l;
  20. i = (int)f;
  21. c = (char)i;
  22. // 提倡的新方式(不会显示警告信息,且易定位):
  23. i = static_cast <int>(l);
  24. i = static_cast <int>(f);
  25. c = static_cast <char>(i);

3、dynamic_cast (expression)

将一个基类对象指针(或引用)cast到继承类指针,dynamic_cast会根据基类指针是否真正指向继承类指针来做相应处理.

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 运算符 可以在执行期决定真正的类型。如果 downcast 是安全的(也就说,如果基类指针或者引用确实指向一个 派生类对象)这个运算符会传回适当转型过的指针。如果 downcast 不安全,这个运算符会传回空 指针(也就是说,基类指针或者引用没有指向一个派生类对象)。
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。

dynamic_cast(动态转换):一种安全的向下类型转换(downcast)操作,用于在一个类继承层次上向下移动。

因为每个派生类的基类都只有一个,而且派生类本身又包含了几乎所有的基类信息(private型的除外),所以向上的类型转换(upcast)总是唯一的和比较安全的
而一个基类往往有多个派生类,而且派生类中一般会在基类的基础上添加了一些特有的数据和操作,所以向下的类型转换总是多态的和不太安全的
dynamic_cast提供了一种安全的向下类型转换操作 ,只有当类型转换是正确的并且转换取的成功,返回值才是所需要的指针;否则它将返回0(空指针NULL),表示不是正确的类型。
例如:

    
    
    
    
  1. class Pet {……};
  2. class Dog : public Pet {……};
  3. class Cat : public Pet {……};
  4. ……
  5. Pet *pPet = new Cat; // 向上的类型转换
  6. Dog *pDog = dynamic_cast(pPet); // 类型错误,返回0(NULL)
  7. Cat *pCat = dynamic_cast(pPet); // 类型正确,返回指针
  8. Cat *pCat = static_cast(pPet); // 正确,减少运行时的开销

注意:dynamic_cast虽然安全,但是运行时需要一定开销,因此不提倡大量使用这种转换。如果你已经能够确认转换的正确性,则可以采用前面介绍过的(无运行时开销的)static_cast转换。只有当你实在无法确定转换是否正确时,才需要采用dynamic_cast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;

4、const_cast

const_cast,用于修改类型的const或volatile属性。

const_cast (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的指针,并且仍然指向原来的对象
二、 常量引用被转换成非常量的引用,并且仍然指向原来的对象

三、const_cast一般用于修改底指针。如const char *p形式。

const_cast(常量转换):可将(同数据类型的)常型(const)转换为非常型、将易变(volatile)型转换为非易变型。如果用于其他类型的转换,一般会产生一个编译错误。例如:


   
   
   
   
  1. const int i = 0;
  2. int *pi;
  3. pi = &i; // 错误
  4. pi = ( int *)&i; // 被反对
  5. pi = const_cast< int *>(&i); // 完美
  6. long *pl = const_cast< long *>(&i); // 错误,要求是同数据类型
  7. volatile int k = 0;
  8. int *pk = const_cast< int *>(&k); // 正确

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在这四种强制转换中,static_cast最常用(目前还没有流行起来,但是被标准C++着力提倡)、dynamic_cast最重要、const_cast也有用、而reinterpret_cast则很少被使用。 


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