[C++对象模型][10]类型转化

 

一 typeid与dynamic_cast

1）RTTI, Runtime Type Identification (RTTI) or Run-time type information (RTTI)，表示在运行时动态决定变量的类型，来调用正确的虚函数。 RTTI在VS2008中默认为关闭，可以通过修改编译选项Enable Run-Time Type Info 为 Yes，来启用RTTI，只有当启动RTTI时，用来RTTI功能的typeid和dynamic_cast才能正常工作。

2）type_info，用来描述类型信息。type_info存储了它所描述的类型的名字。RTTI就是使用type_info来实现的。type_info的定义如下：

Code
class type_info {
public:
  virtual ~type_info();
  bool operator== (const type_info& rhs) const;
  bool operator!= (const type_info& rhs) const;
  bool before (const type_info& rhs) const;
  const char* name() const;
private:
  type_info (const type_info& rhs);
  type_info& operator= (const type_info& rhs);
};

 

问题：RTTI怎么实现那？对象，type_info，虚函数怎么关联那？《深入C++对象模型》中说在虚函数表的开始存储了类型信息？经过高手指点确实是在虚函数表的前面还有一个指针来存储RTTICompleteObjectLocator，其中包含类型信息TypeDescriptor，类型继承信息RTTIClassHierarchyDescriptor，类继承信息里包含了基类的信息RTTIBaseClassArray。可以参考：http://www.cppblog.com/dawnbreak/archive/2009/03/12/76354.html。

3）typeid，在运行时获得对象的类型，typeid()返回的是const type_info&，而 type_info包含了对象真实类型的名字。typeid能被用来获取一个引用对象或指针指向的对象的运行时的真实类型。当然如果对象为null或编译时没有使用/GR的话，typeid的会抛出异常bad_typeid exception或__non_rtti_object。实例代码：

Code
class Base 
{
public:
    virtual void f(){ }
};
 
class Derived : public Base 
{ 
public:
    void f2() {}
}; 

void main ()
{
    Base *pB = new Derived();
    const type_info& t = typeid(*pB);cout <<t.name() << endl;
    delete pB;

    Derived d;
    Base& b = d;
    cout << typeid(b).name() << endl;
}

 

运行结果：

 

4）dynamic_cast，用来运行时的类型转化，需要/GR来正确运行。
适用：
第一，用于所有的父子和兄弟间指针和引用的转化，有类型安全检查； 
第二，对指针类型，如果不成功，返回NULL，对引用类型，如果不成功，则抛出异常； 
第三，类型必须要有虚函数，且打开/GR编译选项，否则不能使用dynamic_cast。
实例代码：

Code
class AA 
{
public:
    virtual void do_sth(){ std::cout<<"AA\n"; }
};
class BB 
{
public:
    virtual void do_sth(){ std::cout<<"BB\n"; }
};
class CC : public AA, public BB
{
public:
    virtual void do_sth(){ std::cout<<"CC\n"; } 
};

void DynamicCastTest()
{
    AA *pA = new CC;
    BB *pB = dynamic_cast<BB*>(pA);
    if(pB != NULL)
        cout << "cast successful!" << endl;
    CC *pC = dynamic_cast<CC*>(pA);
    if(pC != NULL)
     cout << "cast successful!" << endl;
}

 

二 其他cast

1）隐式转化，不需要任何操作符，转化被自动执行，当一个值被赋值到它所兼容的类型时。
适用：
第一，内置基本类型的兼容转化；
第二， 子类指针，引用向父类的转化；

实例：

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

void ImplicitCast()
{
    short a = 2000;
    int b;
    b = a;

    double d = 10.05;
    int i;
    i = d;

    int j = 75;
    char c;
    c = j;

    A* pA = new B();
}

 

2）强制类型转化，即我们常说的C风格的类型转化，基本上可以用于所有的转化，但是没有意义的转化除外，但是父子类，兄弟间的转化没有类型检查可能导致运行是错误。
适用：
第一，基本类型转化；
第二，void*到其他指针的转化；
第三，去除const；
第五，函数指针的转化；
第六，父子类转化，但是多重继承和兄弟转化，可能有运行时错误，没有类型检查；
第七，任何两个类，但是没有实际意义，运行可能出错；
第八，不能用于没有意义的转化，严厉禁止，例如，你不能用static_cast象用C风格的类型转换一样把struct转换成int类型，或者把double类型转换成指针类型；
第九，在C++一般更推荐新加的static_cast，const_cast，dynamic_cast和reinterpret_cast转化方式；

实例：

Code
class CDummy 
{
public:
    CDummy(float x, float y)
    {
        i = x;
        j = y;
    }
private:
    float i,j;
};

class CAddition 
{
public:
    CAddition (int a, int b) { x=a; y=b; }
    int result() { return x+y;}
private:
    int x,y;
};

int Testing()
{
    std::cout << "Testing" << std::endl;
    return 10;
}

void ExplicitCast()
{
    double r = (double)1 / 3;

    int *pi = new int(10);
    void *pV;
    pV = pi;
    int *pj = (int*)pV; // 或 int *pj = int*(pV);

    const int* pa = new int(20);
    int *pb;
    pb = (int*)pa;
    *pb = 30;
    std::cout << *pa << std::endl;

    typedef void (*Fun)();

    Fun f = (Fun)Testing;
    f();

    // 多重继承或将兄弟间的转化可能会出错

    // 虽然可以正确的编译，但是运行有问题，所以我们不做没有意义的转化
    //CDummy d(10,30);
    //CAddition * padd;
    //padd = (CAddition*) &d;
    //std::cout << padd->result();

    // 不做没有意义的转化
    //// error
    //struct st{int i; double d;};
    //st s;
    //int x = (int)s; //c2440

    //double y = 10.0;
    //int *p = (int*)y; // c2440
}

 

3）static_cast在功能上基本上与C风格的类型转换一样强大，含义也一样。
它也有功能上限制：
第一，不能兄弟间转化，父子间转化没有类型安全检查，有可能会导致运行时错误，父子兄弟的动态转化应该适用dynamic_cast；
第二，不能去除const，适用专用的const_cast；
第三，不能用于两个没有继承关系的类，当然实际上这样的转化也是没有意义的；
第四，当然也不支持没有意义的转化，例如，你不能用static_cast象用C风格的类型转换一样把struct转换成int类型，或者把double类型转换成指针类型；

4）const_cast，用来修改类型的const或volatile属性。

适用：
第一，常量指针被转化成非常量指针，并且仍然指向原来的对象；
第二，常量引用被转换成非常量引用，并且仍然指向原来的对象；
第三，常量对象被转换成非常量对象；

实例：

 

Code
void ConstCastTest()
{
    const int* pa = new int(20);
    int *pb;
    pb = const_cast<int*>(pa);
    *pb = 30;
    std::cout << *pa << std::endl;
}

 

5）reinterpret_cast，此转型操作符的结果取决于编译器，用于修改操作数类型，非类型安全的转换符。
适用：
一般不推荐使用，但是一般用来对函数指针的转化。
实例：

 

Code
// 不可以移植，不推荐使用
int ReinterpretTest()
{
    struct dat { short a; short b;};
    long value = 0x00100020;
    dat * pd = reinterpret_cast<dat *> (&value);
    std::cout << pd->a << std::endl; // 0x0020
    std::cout << pd->b << std::endl; // 0x0010
    return 0;
}

typedef void (*Fun)();

int Testing()
{
    std::cout << "Testing" << std::endl;
    return 10;
}

void ReinterpretTest2()
{
    //Fun f = (Fun)Testing;
    //f();
    Fun f = reinterpret_cast<Fun>(Testing);
    f();
}

 

三 总结

在C++一般更推荐新加的static_cast，const_cast，dynamic_cast和reinterpret_cast转化方式；