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c 四种强制类型转换介绍-ag真人游戏

隐式类型转换是编译器自动隐式进行的,需要在代码中体现,而显示类型转换由程序员明确指定。

c 支持c风格的强制转换,但是c风格的强制转换可能带来一些隐患,让一些问题难以发现。

所以c 提供了一组适用于不同场景的强制转换的函数:

  • static_cast
  • dynamic_cast
  • const_cast
  • reinterpret_cast

下面对这四种转换操作的适用场景分别进行说明。

1、static_cast

static_cast(expression)

该运算符把 expression 转换为 type 类型,主要用于基本数据类型之间的转换,如把 uint 转换为 int,把 int 转换为 double 等。

uint x = 1;
int y = static_cast(x); // 转换正确
int x = 1;
double y = static_cast(x); // 转换正确

需要注意的是:static_cast 没有运行时类型检查来保证转换的安全性,需要程序员来判断转换是否安全。

int x = -1;
uint y = static_cast(x) // 转换错误
double x = 1.23;
int y = static_cast(x) // 转换丢失精度

static_cast 还可用于类层次结构中,基类和派生类之间指针或引用的转换,但也要注意:

  • static_cast 进行上行转换是安全的,即把派生类的指针转换为基类的;
  • static_cast 进行下行转换是不安全的,即把基类的指针转换为派生类的。
// 上行转换,派生类→基类
derive* d = new derive();
base* b = static_cast(d);// 下行转换,基类→派生类
base* b = new base();
derive* d = static_cast(b);

这是因为派生类包含基类信息,所以上行转换(只能调用基类的方法和成员变量),一般是安全的;

而基类没有派生类的任何信息,而下行转换后会用到派生类的方法和成员变量,这些基类都没有,很容易“指鹿为马”,或指向不存在的空间。

2、dynamic_cast

dynamic_cast(expression)

dynamic_cast 主要用于类层次间的上行转换或下行转换。在进行上行转换时,dynamic_cast 和 static_cast 的效果是一样的,但在下行转换时,dynamic_cast 具有类型检查的功能,比 static_cast 更安全。

比如下面这段代码:

#include 
using namespace std;
class base {
public:
    virtual void say() {
        cout << "i am base." << endl;
    }};class derive : public base {
public:
    virtual void say() {
        cout << "i am derive." << endl;
    }};int main(){    // 上行转换
    derive* d1 = new derive();
    cout << "d1: " << d1 << endl;
    base* b1 = dynamic_cast(d1);
    cout << "b1: " << b1 << endl;
    // 下行转换
    base* b2 = new base();
    cout << "b2: " << b2 << endl;
    derive* d2 = dynamic_cast(b2);
    cout << "d2: " << d2 << endl;
    return 0;
}

运行结果为:

c 四种强制类型转换介绍
在进行下行转换时,从基类 b2 到 d2 时,d2 会改为空指针(0x0),这正是 dynamic_cast 提升安全的功能。这个检查主要来自虚函数表。

在c 面向对象的思想中,虚函数是实现多态的关键机制。当一个类中有虚函数时,那么编译器就会构建出一个虚函数表来指示这些函数的地址。当用基类的指针指向派生类的对象,调用方法时就会根据虚函数表找到对应派生类的方法。

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,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。

3、const_cast

const_cast(expression)

该运算符用来修改 expression 的 const 或 volatile 属性。这里需要注意:expression 和 type 的类型一样的。

比如下面的代码,指针 px 由于有 const 修饰,无法直接通过其修改 x 的值,但又期望能修改 x 的值时,怎么办呢?这时就需要用到 const_cast。

int main()
{    int x = 1;
    cout << "before: " << x << endl;
      const int* px = &x;
    // *px = 2; // 编译错误
      int* py = const_cast(px);
    *py = 2;
      cout << "px: " << px << endl;
    cout << "py: " << py << endl;
    cout << "after : " << x << endl;
      return 0;
}

运行结果为:

c 四种强制类型转换介绍
可以看出,px 和 py 指向同一个地址,但通过 py 就可以修改 x 的值了。

这是因为通过const_cast,就把 const 类型的指针 px 转换成非 const 类型的指针 py 了。

4、reinterpret_cast

reinterpret_cast(expression)

该运算符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。

int main()
{    int* p = new int(5);
    uint64_t p_val = reinterpret_cast(p);
      cout << "p    :" << p << endl;
    cout << "p_val:" << hex << p_val << endl;
      return 0;
}

上述代码把指针 p 的地址值转换成了 uint64_t 类型的整数值,运行结果为:

c 四种强制类型转换介绍
这个转换是“最不安全”的。不推荐使用。

综上,在使用强制类型转换时,需要首先考虑清楚使用目的,总结如下:

  • static_cast:基本类型转换,低风险;
  • dynamic_cast:类层次间的上行转换或下行转换,低风险;
  • const_cast:去 const 属性,低风险;
  • reinterpret_cast:转换不相关的类型,高风险。
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