C++中的類型轉換分為兩種:
1.隱式類型轉換;2.顯式類型轉換。
而對于隱式變換,就是標準的轉換,在很多時候,不經意間就發生了,比如int類型和float類型相加時,int類型就會被隱式的轉換位float類型,然后再進行相加運算。而關于隱式轉換不是今天總結的重點,重點是顯式轉換。在標準C++中有四個類型轉換符:static_cast、dynamic_cast、const_cast和reinterPRet_cast;下面將對它們一一的進行總結。
static_cast
static_cast的轉換格式:static_cast <type-id> (expression)
將expression轉換為type-id類型,主要用于非多態類型之間的轉換,不提供運行時的檢查來確保轉換的安全性。主要在以下幾種場合中使用:
1.用于類層次結構中,基類和子類之間指針和引用的轉換;當進行上行轉換,也就是把子類的指針或引用轉換成父類表示,這種轉換是安全的;當進行下行轉換,也就是把父類的指針或引用轉換成子類表示,這種轉換是不安全的,也需要程序員來保證;
2.用于基本數據類型之間的轉換,如把int轉換成char,把int轉換成enum等等,這種轉換的安全性需要程序員來保證;
3.把void指針轉換成目標類型的指針,是及其不安全的;
注:static_cast不能轉換掉expression的const、volatile和__unaligned屬性。
dynamic_cast
dynamic_cast的轉換格式:dynamic_cast <type-id> (expression)
將expression轉換為type-id類型,type-id必須是類的指針、類的引用或者是void *;如果type-id是指針類型,那么expression也必須是一個指針;如果type-id是一個引用,那么expression也必須是一個引用。
dynamic_cast主要用于類層次間的上行轉換和下行轉換,還可以用于類之間的交叉轉換。在類層次間進行上行轉換時,dynamic_cast和static_cast的效果是一樣的;在進行下行轉換時,dynamic_cast具有類型檢查的功能,比static_cast更安全。在多態類型之間的轉換主要使用dynamic_cast,因為類型提供了運行時信息。下面我將分別在以下的幾種場合下進行dynamic_cast的使用總結:
1.最簡單的上行轉換
比如B繼承自A,B轉換為A,進行上行轉換時,是安全的,如下:
復制代碼代碼如下:#include <iostream>using namespace std;class A{ // ......};class B : public A{ // ......};int main(){ B *pB = new B; A *pA = dynamic_cast<A *>(pB); // Safe and will succeed}2.多重繼承之間的上行轉換
C繼承自B,B繼承自A,這種多重繼承的關系;但是,關系很明確,使用dynamic_cast進行轉換時,也是很簡單的:
復制代碼代碼如下:class A{ // ......};class B : public A{ // ......};class C : public B{ // ......};int main(){ C *pC = new C; B *pB = dynamic_cast<B *>(pC); // OK A *pA = dynamic_cast<A *>(pC); // OK}而上述的轉換,static_cast和dynamic_cast具有同樣的效果。而這種上行轉換,也被稱為隱式轉換;比如我們在定義變量時經常這么寫:B *pB = new C;這和上面是一個道理的,只是多加了一個dynamic_cast轉換符而已。
3.轉換成void *
可以將類轉換成void *,例如:
復制代碼代碼如下:class A{public: virtual void f(){} // ......};class B{public: virtual void f(){} // ......};int main(){ A *pA = new A; B *pB = new B; void *pV = dynamic_cast<void *>(pA); // pV points to an object of A pV = dynamic_cast<void *>(pB); // pV points to an object of B}但是,在類A和類B中必須包含虛函數,為什么呢?因為類中存在虛函數,就說明它有想讓基類指針或引用指向派生類對象的情況,此時轉換才有意義;由于運行時類型檢查需要運行時類型信息,而這個信息存儲在類的虛函數表中,只有定義了虛函數的類才有虛函數表。
4.如果expression是type-id的基類,使用dynamic_cast進行轉換時,在運行時就會檢查expression是否真正的指向一個type-id類型的對象,如果是,則能進行正確的轉換,獲得對應的值;否則返回NULL,如果是引用,則在運行時就會拋出異常;例如:
復制代碼代碼如下:class B{ virtual void f(){};};class D : public B{ virtual void f(){};};void main(){ B* pb = new D; // unclear but ok B* pb2 = new B; D* pd = dynamic_cast<D*>(pb); // ok: pb actually points to a D D* pd2 = dynamic_cast<D*>(pb2); // pb2 points to a B not a D, now pd2 is NULL}這個就是下行轉換,從基類指針轉換到派生類指針。對于一些復雜的繼承關系來說,使用dynamic_cast進行轉換是存在一些陷阱的;比如,有如下的一個結構:
D類型可以安全的轉換成B和C類型,但是D類型要是直接轉換成A類型呢?
復制代碼代碼如下:class A{ virtual void Func() = 0;};class B : public A{ void Func(){};};class C : public A{ void Func(){};};class D : public B, public C{ void Func(){}};int main(){ D *pD = new D; A *pA = dynamic_cast<A *>(pD); // You will get a pA which is NULL}如果進行上面的直接轉,你將會得到一個NULL的pA指針;這是因為,B和C都繼承了A,并且都實現了虛函數Func,導致在進行轉換時,無法進行抉擇應該向哪個A進行轉換。正確的做法是:
復制代碼代碼如下:int main(){ D *pD = new D; B *pB = dynamic_cast<B *>(pD); A *pA = dynamic_cast<A *>(pB);}這就是我在實現QueryInterface時,得到IUnknown的指針時,使用的是*ppv = static_cast<IX *>(this);而不是*ppv = static_cast<IUnknown *>(this);
對于多重繼承的情況,從派生類往父類的父類進行轉時,需要特別注意;比如有下面這種情況:
現在,你擁有一個A類型的指針,它指向E實例,如何獲得B類型的指針,指向E實例呢?如果直接進行轉的話,就會出現編譯器出現分歧,不知道是走E->C->B,還是走E->D->B。對于這種情況,我們就必須先將A類型的指針進行下行轉換,獲得E類型的指針,然后,在指定一條正確的路線進行上行轉換。
上面就是對于dynamic_cast轉換的一些細節知識點,特別是對于多重繼承的情況,在實際項目中,很容易出現問題。
const_cast
const_cast的轉換格式:const_cast <type-id> (expression)
const_cast用來將類型的const、volatile和__unaligned屬性移除。常量指針被轉換成非常量指針,并且仍然指向原來的對象;常量引用被轉換成非常量引用,并且仍然引用原來的對象。看以下的代碼例子:
復制代碼代碼如下:/*** FileName : ConstCastDemo** Author : Jelly Young** Date : 2013/12/27** Description : More information, please go to http://www.jb51.net*/#include <iostream>using namespace std;class CA{public: CA():m_iA(10){} int m_iA;};int main(){ const CA *pA = new CA; // pA->m_iA = 100; // Error CA *pB = const_cast<CA *>(pA); pB->m_iA = 100; // Now the pA and the pB points to the same object cout<<pA->m_iA<<endl; cout<<pB->m_iA<<endl; const CA &a = *pA; // a.m_iA = 200; // Error CA &b = const_cast<CA &>(a); pB->m_iA = 200; // Now the a and the b reference to the same object cout<<b.m_iA<<endl; cout<<a.m_iA<<endl;}注:你不能直接對非指針和非引用的變量使用const_cast操作符去直接移除它的const、volatile和__unaligned屬性。
reinterpret_cast
reinterpret_cast的轉換格式:reinterpret_cast <type-id> (expression)
允許將任何指針類型轉換為其它的指針類型;聽起來很強大,但是也很不靠譜。它主要用于將一種數據類型從一種類型轉換為另一種類型。它可以將一個指針轉換成一個整數,也可以將一個整數轉換成一個指針,在實際開發中,先把一個指針轉換成一個整數,在把該整數轉換成原類型的指針,還可以得到原來的指針值;特別是開辟了系統全局的內存空間,需要在多個應用程序之間使用時,需要彼此共享,傳遞這個內存空間的指針時,就可以將指針轉換成整數值,得到以后,再將整數值轉換成指針,進行對應的操作。
總結
這篇博文總結了C++中的類型轉換,重點總結了其中的顯式轉換。對于C++支持的這四種顯式轉換都進行了詳細的描述。如果大家有什么補充的,或者我總結的有誤的地方,請大家多多指教。
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