显式类型转换函数

显式类型转换函数

 一、C 风格（C-style）强制转型如下：

(T) expression // cast expression to be of type T

函数风格（Function-style）强制转型使用这样的语法：
T(expression) // cast expression to be of type T

这两种形式之间没有本质上的不同，它纯粹就是一个把括号放在哪的问题。我把这两种形式称为旧风格（old-style）的强制转型

 

二、C++ style

旧风格的强制转型依然合法，但是新的形式更可取。首先，在代码中它们更容易识别（无论是人还是像 grep 这样的工具都是如此），这样就简化了在代码中寻找类型系统被破坏的地方的过程。第二，更精确地指定每一个强制转型的目的，使得编译器诊断使用错误成为可能。例如，如果你试图使用一个 const_cast 以外的新风格强制转型来消除常量性，你的代码将无法编译。

 

2.1 四个函数概述

C++的四种强制转型形式：
dynamic_cast:动态类型转换  
static_cast:静态类型转换  
reinterpret_cast:重新解释类型转换  
const_cast:常量类型转换  

 

static_cast

用法：static_cast < type > ( expression )
该运算符把expression转换为type类型，但没有运行时类型检查来保证转换的安全性。

一般是普通数据类型(如int m=static_cast(3.14))；在相关的指针类型或对象之间进行类型转换，在转换时编译器会通过构造函数或转换类型函数转换关系。

static_cast 可以被用于强制隐型转换（例如，non-const 对象转型为 const 对象，int 转型为 double，等等），它还可以用于很多这样的转换的反向转换（例如，void* 指针转型为有类型指针，基类指针转型为派生类指针），但是它不能将一个 const 对象转型为 non-const 对象（只有 const_cast 能做到），它最接近于C-style的转换。

 

它主要有如下几种用法：
①用于类层次结构中基类和子类之间指针或引用的转换。
　　进行上行转换（把子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子类表示）时，由于没有动态类型检查，所以是不安全的。

class B { ... };   

class D : public B { ... };   

void f(B* pb, D* pd)   

{   

   D* pd2 = static_cast(pb);        // 不安全, pb可能只是B的指针   

   B* pb2 = static_cast(pd);        // 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。

 

static_cast允许执行任意的隐式转换和相反转换动作。（即使它是不允许隐式的）
应用到类的指针上，意思是说它允许子类类型的指针转换为父类类型的指针（这是一个有效的隐式转换），同时，也能够执行相反动作：转换父类为它的子类。
在这例子里，被转换的父类没有被检查是否与目的类型相一致。
class Base {};
class Derived : public Base {};

Base *a    = new Base;
Derived *b = static_cast(a);
'static_cast'除了操作类型指针，也能用于执行类型定义的显式的转换，以及基础类型之间的标准转换,在可以适用使用标准转换运算符的地方都可以适用static_cast运算符。

double d = 3.14159265;
int    i = static_cast(d);

int i=0;

double d = static_cast(i);

int j = static_cast(d);

 

还有：
class A
{
 protected:
    int m_x;
    char *m_username;
 public :
    A(int x) { m_x=x; }
    A(char *username)

 {
        m_username=new char[strlen(username)+1];
        strcpy(m_username, username);    
    }
   operater int () {  return m_x; }
   operator char *() const  { return m_username; }
}
A a(2);
int x=static_cast(a);
char *p=static_cast(a);
注意：这些static_cast运算符能够正常使用的原因只有一个：类A支持运算符int, const char *的overload.否则就和使用标准转换运算符一样是无用的。一般来说，static_cast很少用于指针转换。例如
    int *px;
    double y=2.2;
    px=static_cast(&y);  //syntax error, can not convert double * to int *
//可以这样理解，static_cast一般用于不同类型的数据的转换，而不能用于转换指针。而reinterpret_cast正好相反，其只能负责不同类型的指针转换。

 

dynamic_cast

一般用在父类和子类指针或引用的互相转化，如果启动了支持运行进类型信息RTTI)可以有助于判断在运行时所指向的对象的确切类型。注：vc++默认式禁止RTTI信息的，若开启，需在工程-》设置，在 c++选项中，选c++语言，勾上“允许运行时类型信息RTTI".

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 主要用于执行“安全的向下转型（safe downcasting）”，也就是说，要确定一个对象是否是一个继承体系中的一个特定类型。它是唯一不能用旧风格语法执行的强制转型，也是唯一可能有重大运行时代价的强制转型。

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 print() { cout << "D:print()" << endl; };

};

void func(B *pb){
D *pd1 = static_cast(pb);
D *pd2 = dynamic_cast(pb);

  pd2->print();

  pd2->m_szName[0]=’a’; // error

  pd1->m_szName[0]=’a’; //right;

}

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(检测在运行时进行，如果被转换的指针不是一个被请求的有效完整的对象指针，返回值为NULL。表达式dynamic_cast(a) 将a值转换为类型为T的对象指针。dynamic_cast是一种试探性映射，如果类型T不是a的某个基类型，该操作将返回一个空指针。为空了还能执行print(),解释：C＋＋对类成员函数只有一份拷贝，编译器只要知道了是哪个类就可以调用其成员函数,但是每个类对象的成员变量是分开存储的，所以如果调用了成员变量的话应该就会报错了）。
另外要注意：B要有虚函数，否则会编译出错；static_cast则没有这个限制。这是由于运行时类型检查需要运行时类型信息，而这个信息存储在类的虚函数表中，只有定义了虚函数的类才有虚函数表，没有定义虚函数的类是没有虚函数表的。

'dynamic_cast'只用于对象的指针和引用。当用于多态类型时，它允许任意的隐式类型转换以及相反过程。不过，与static_cast不同，在后一种情况里（注：即隐式转换的相反过程）。static_cast通常可用于类层次的静态导航，无映射变换，窄化变换（会丢失信息）等等，static_cast的应用要广一些，但如前所提到的，在类层次导航变换中我们应该使用前者，因为后者static_cast可能意味着冒险(比如变换时类似于强制转换一样丢失信息)。在某些情况下较dynamic_cast快.

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{ };

B *pb = new B;
pb->m_iNum = 100;
D *pd1 = static_cast(pb); //compile error
D *pd2 = dynamic_cast(pb); //pd2 is NULL
delete pb;

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。

reinterpret_cast

很像c的一般类型转换操作，是最危险的,只要编译通过就行,使用不当的话很有可能导致RUN-TIME大灾难. 是强制转换，而不论是否提供了相应构造函数或转换类型数，因此，在转换时其内存格式并不变化，例如，当对double转换成int后，通过cout输出时，输出的仍然是double类型，其主要目的是：将一个指针转换成其它类型的指针。这个操作符能够在非相关的类型之间转换。操作结果只是简单的从一个指针到别的指针的值的二进制拷贝。在类型之间指向的内容不做任何类型的检查和转换。
    reinterpret_cast是特意用于底层的强制转型，导致实现依赖（implementation-dependent）（就是说，不可移植）的结果，例如，将一个指针转型为一个整数。这样的强制转型在底层代码以外应该极为罕见。

class A {};
class B {};
A * a = new A;
B * b = reinterpret_cast(a);
'reinterpret_cast'就像传统的类型转换一样对待所有指针的类型转换。

const_cast

是把cosnt或volatile属性去掉，const_cast 一般用于强制消除对象的常量性。去除常量变量的常量属性，或反之将非常量的指针变量转换成常指针变量。

   const int x=12;
    int *px=x; //syntax error, int pointer can not point to const int
可以改为：
    const int x=12;
    int *px=const_cast(&x);
    *px=20;//ok  //x值没有变化！！！！也不能x = 5;

又例如：
class Account
{
   int balance;
 public:
    Account(int b) { balance=b; }
    void operater +=(int newbalance) { balance+=newbalance; }
 }
const Account a(9000);
Account *pa=&a;//syntax error!
*pa+=1000;//syntax error!
可以改为：
const Account a(9000);
Account *pa=const_cast(&a);
*pa+=1000;
这样的话 const对象a 的balance就变为10000了！！

总的来说，const_cast的主要作用之一是去掉const保护。因此少用为好。