c++中的类型转换

你的名字 2022-06-14 10:06 152阅读 0赞

有的时候，我们可以使用显式转换（又称强制类型转换），明确地告知编译器：这种转换正是程序所期望的，请不要再出现啰嗦的警告，如下：

short s2 = (short)100000; //ok

显示转换的语法如下：

(类型)表达式; 
       类型(表达式); 
       (类型)(表达式);

也就是说，如下3种形式都可以：

s2 = (short)100000; //ok 
       s2 = short(100000); //ok 
       s2 = (short)(100000); //ok

一般来说，第1种的用法更常见一些。

以上的表达方式非常简洁，但是C++并不推荐使用该方式，而推荐使用强制类型转换操作符（包括static\_cast、dynamic\_cast、reinterpret\_cast和const\_cast）来完成显式转换，它们的含义如表4-2所示。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="3"> 表4-2 强制类型转换操作符 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 操作符 </td> 
 <td> 中文名称 </td> 
 <td> 含义 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> dynamic_cast </td> 
 <td> 动态类型转换符 </td> 
 <td> 支持多态而存在， 它主要用于类之间的转换 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> static_cast </td> 
 <td> 静态类型转换符 </td> 
 <td> 仅仅完成编译时期的转换检查 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> reinterpret_cast </td> 
 <td> 再解释类型转换符 </td> 
 <td> 完成不同类型指针之间的相互转换 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> const_cast </td> 
 <td> 常类型转换符 </td> 
 <td> 用来修改类型的const或volatile属性 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

接下来我们将简单回顾一下这些操作符，它们在Visual C++代码中经常出现。

**1.动态类型转换符dynamic\_cast**

dynamic\_cast为支持多态而存在，它主要用于类之间的转换，包括向下转换（downcast）和向上转换（upcast）。向下转换即将一个指向基类的指针或引用转换成一个指向派生类的指针或引用，如：

void CMyMenu::UpdateMenu(CMenu *pmenu) 
 
 { 
 CMyMenu *psubmenu = dynamic_cast<CMyMenu *>(pmenu); 
 … 
 }

当使用dynamic\_cast尝试进行指针的非法转换时，指针的值会被赋成0。当这个非法转换是针对引用而进行时，C++会抛出一个bad\_cast异常来通知这个错误。

**2.静态类型转换符static\_cast**

静态类型转换仅仅完成编译时期的转换检查，它一般用于如下场合。

用于类层次结构中基类和子类之间指针或引用的转换。进行向上转换（把子类的指针或引用转换成基类表示）是安全的（向上转换一般都是隐式转换，这时候 实际上根本就没有必要使用静态类型转换）；进行向下转换（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。

完成任何类型的指针与void之间的转换。

将空指针（0）转换成目标指针类型。

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由程序员来保证。

**3.再解释类型转换符reinterpret\_cast**

再解释类型转换完成的都是一些不可思议的类型转换。实际上，所有指针的值都是一个表示地址的数值，值本身的转换是没有任何问题的。所谓"再解释"，是指对指针的类型（如：int \*和double \*）进行重新解释。

再解释类型转换reinterpret\_cast完成不同类型指针之间的相互转换，同时也支持将指针与数字之间的转换，如下代码：

void CMyList::OnCustomDraw(NMHDR *pNMHDR, LRESULT *pResult) 
 { 
 NMLVCUSTOMDRAW* pLVCD = reinterpret_cast<NMLVCUSTOMDRAW*>(pNMHDR); 
 … 
 }

该段代码在MFC源码中比较常见，它将NMHDR指针重新解释成NMLVCUSTOMDRAW指针。

**4.常类型转换符const\_cast**

常类型转换const\_cast用来修改类型的const或volatile属性。除了const 或volatile修饰之外，其操作对象的类型和目标类型必须是一样的。

===================~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~华丽的分隔线~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~=============================

C 风格（C-style）强制转型如下：

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

函数风格（Function-style）强制转型使用这样的语法：

T(exdivssion) // cast exdivssion 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。

使用标准C++的类型转换符： **static\_cast**、dynamic\_cast、reinterdivt\_cast、和const\_cast。

3.1 **static\_cast** 
用法： **static\_cast** < type-id > ( exdivssion ) 
该运算符把exdivssion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： 
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。 
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exdivssion的const、volitale、或者\_\_unaligned属性。

3.2 dynamic\_cast 
用法：dynamic\_cast < type-id > ( exdivssion ) 
该运算符把exdivssion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exdivssion也必须是一个指针，如果type-id是一个引用，那么exdivssion也必须是一个引用。

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 func(B \*pb)\{  
D \*pd1 = **static\_cast**(pb);  
D \*pd2 = dynamic\_cast(pb);  
\}

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。

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（  
关于虚函数表的概念，详细可见）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。

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\{  
\};

void foo()\{  
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;  
\}

在函数foo中，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。

3.3 reindivter\_cast  
用法：reindivter\_cast (exdivssion)  
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，  
在把该整数转换成原类型的指针，还可以得到原先的指针值）。

该运算符的用法比较多。

3.4 const\_cast  
用法：const\_cast (exdivssion)  
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exdivssion的类型是一样的。  
常量指针被转化成非常量指针，并且仍然指向原来的对象；  
常量引用被转换成非常量引用，并且仍然指向原来的对象；常量对象被转换成非常量对象。

Voiatile和const类试。举如下一例：  
class B\{  
public:  
int m\_iNum;  
\}  
void foo()\{  
const B b1;  
b1.m\_iNum = 100; //comile error  
B b2 = const\_cast **(b1);  
b2. m\_iNum = 200; //fine  
\}  
上面的代码编译时会报错，因为b1是一个常量对象，不能对它进行改变；  
使用const\_cast把它转换成一个常量对象，就可以对它的数据成员任意改变。注意：b1和b2是两个不同的对象。**

=============================================

==  **dynamic\_cast** .vs. **static\_cast**   
== ===========================================  
  
class B \{ ... \};  
class D : public B \{ ... \};  
  
void f(B\* pb)  
\{

D\* pd1 =**dynamic\_cast**(pb);

D\* pd2 =**static\_cast**(pb);   
\}

If pb really points to an object of type D, then pd1 and pd2 will get the same value. They will also get the same value if pb == 0.

If pb points to an object of type B and not to the complete D class, then dynamic\_cast will know enough to return zero. However,**static\_cast** relies on the programmer’s assertion that pb points to an object of type D and simply returns a pointer to that supposed D object.

即 **dynamic\_cast** 可用于继承体系中的向下转型，即将基类指针转换为派生类指针，比 **static\_cast** 更严格更安全。 **dynamic\_cast** 在执行效率上比 **static\_cast** 要差一些，但 **static\_cast** 在更宽上范围内可以完成映射，这种不加限制的映射伴随着不安全性。 **static\_cast** 覆盖的变换类型除类层次的静态导航以外，还包括无映射变换、窄化变换 ( 这种变换会导致对象切片 , 丢失信息 ) 、用 VOID\* 的强制变换、隐式类型变换等 ...   
  
  
== ===========================================  
== **static\_cast** .vs.**reinterdivt\_cast**  
== ================================================

**reinterdivt\_cast** 是为了映射到一个完全不同类型的意思，这个关键词在我们需要把类型映射回原有类型时用到它。我们映射到的类型仅仅是为了故弄玄虚和其他目的，这是所有映射中最危险的。 ( 这句话是 C++ 编程思想中的原话 )

**static\_cast**  和 **reinterdivt\_cast** 操作符修改了操作数类型。它们不是互逆的； **static\_cast** 在编译时使用类型信息执行转换，在转换执行必要的检测 ( 诸如指针越界计算 , 类型检查 ). 其操作数相对是安全的。另一方面； **reinterdivt\_cast**  仅仅是重新解释了给出的对象的比特模型而没有进行二进制转换，  例子如下：

int n=9; double d=**static\_cast**< double > (n);

上面的例子中 , 我们将一个变量从  int 转换到  double 。  这些类型的二进制表达式是不同的。  要将整数  9 转换到  双精度整数  9 ， **static\_cast**  需要正确地为双精度整数  d 补足比特位。其结果为  9.0 。而 reinterdivt\_cast 的行为却不同 :

int n=9;

double d=**reinterdivt\_cast** (n);

这次 , 结果有所不同 . 在进行计算以后 , d 包含无用值 . 这是因为 **reinterdivt\_cast** 仅仅是复制  n 的比特位到  d, 没有进行必要的分析 .

因此 , 你需要谨慎使用 **reinterdivt\_cast**.