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static_const和reinterpret_cast
阅读量:4153 次
发布时间:2019-05-25

本文共 16357 字,大约阅读时间需要 54 分钟。

static_cast可以用来,将指针或者引用转为相关的指针或者引用,譬如派生类转为基类,基类转为派生类,但是安全性必须由程序员自己控制。因为int*和float *是不相关的,所以它们之前的转换不能用static_cast,但可以用传统的强制进行转换,譬如(int *)

要注意的是static_cast只能对有继承关系的类,进行向下转型或者向上转型,如果是两个无关的类,用static_cast转型,编译错误

dynamic_cast在编译期间,只检查被转换类是否有虚表,如果有虚表,则在编译过程中不会出错,这是因为dynamic_cast是在运行期间检查的,如果在运行期间检查两个类之间不能转换,如果是指针则返回NULL,如果是引用则有异常。

class A{public:    virtual void fun()    {        cout<<"a"<
(&a); if(b == NULL) cout<<"NULL"<
上述程序如果用static_cast转型,则编译出错

reinterpret_cast,不管两个类之间是否相关,就都可以转型,至于实际运行中是否正确,要看实际的平台。

对于类而言,static_const 只能用于转换指针或者引用的,不用用于转换类

class AA{

};
class BB:public AA{
};
void fun(AA &a){
    BB b = static_cast<BB>(a);
}

肯定会编译出错,应该是  BB& b = static_cast<BB &>(a);

还可以用于可以隐式转换的情况的非指针或者引用,譬如:

double d=3.14159265;int i = static_cast
(d);
或者对象之间的转换(不是对象的指针或者引用)
 
对于代码:
class ad1{public:	ad1()	{		cerr<<"ad1 construction\n";	}	~ad1()	{		cerr<<"ad1 deconstruction\n";	}};class ad2{public:	ad2()	{		cerr<<"ad2 construction\n";	}	~ad2()	{		cerr<<"ad2 deconstruction\n";	}};class test2;class test1{	public:	test1(int a):tst_var(a)	{		cerr<<"test1 construction with para\n"<
<
 
在main.cpp
test1 t1;test2 *pt2 = static_cast
(&t1);pt2->anotherFun();
pt2->calc()
 
 
pt2->anotherFun()的确调用了test2的函数,但是由于test2的对象没有定义所以 cerr<<"test2 anothre fun  "<<
calc()却调用的是test1的函数 可以这样理解,成员函数其实就是普通的函数,只是多传了一个this指针。(在调用pt2->anotherFun时,t1中没有这个函数,于是把本来是t1的this指针转化为t2的指针,就调用了t2的函数; 但是对于calc函数而言,t1有对应的实现,所以还是调用t1的calc ) 对于上面括号里的文字,要持保留意见,应该解释的不对。 pt2->anotherFun,既然pt2是test2的指针,那么就应该调用test2中的函数 pt2->calc,因为calc是虚函数,所以要先查pt2所指对象的虚表,因为这个对象是test1的对象,所以其虚表中就是对应test1中函数。 如果在test1中calc不是虚函数的话,则pt2->calc将调用test2中的calc 如果在main.cpp中是: test2 t2;test1 *rt1 = static_cast
(&t2);rt1->calc();rt1->anotherFun(); 对于rt1->calc()调用的是test2的函数,而rt1->anotherFun()却编译出错,这是因为在test1中没有anotherFun这个函数。 更为详细的转换可以参考 reinterpret_cast不检查任何类型,只是简单的将一个指针的值给另一个指针。 本文讨论static_cast<> 和 reinterpret_cast<>。 介绍 大多程序员在学C++前都学过C,并且习惯于C风格(类型)转换。当写C++(程序)时,有时候我们在使用static_cast<>和reinterpret_cast<>时可能会有点模糊。在本文中,我将说明static_cast<>实际上做了什么,并且指出一些将会导致错误的情况。 泛型(Generic Types)
01.
float f = 12.3;
02.
 
03.
float* pf = &f;
04.
// static cast<>
05.
 
06.
// 成功编译, n = 12
07.
 
08.
int n = static_cast(f);
09.
 
10.
// 错误,指向的类型是无关的(译注:即指针变量pf是float类型,现在要被转换为int类型)
11.
//int* pn = static_cast(pf);
12.
 
13.
//成功编译
14.
 
15.
void* pv = static_cast(pf);
16.
 
17.
//成功编译, 但是 *pn2是无意义的内存(rubbish)
18.
 
19.
int* pn2 = static_cast(pv);
20.
// reinterpret_cast<>
21.
 
22.
//错误,编译器知道你应该调用static_cast<>
23.
 
24.
//int i = reinterpret_cast(f);
25.
 
26.
//成功编译, 但是 *pn 实际上是无意义的内存,和 *pn2一样
27.
 
28.
int* pi = reinterpret_cast(pf);
简而言之,static_cast<> 将尝试转换,举例来说,如float-到-integer,而reinterpret_cast<>简单改变编译器的意图重新考虑那个对象作为另一类型。 指针类型(Pointer Types) 指针转换有点复杂,我们将在本文的剩余部分使用下面的类:
01.
class CBaseX
02.
 
03.
{
04.
 
05.
public:
06.
 
07.
int x;
08.
 
09.
CBaseX() { x = 10; }
10.
 
11.
void foo() { printf("CBaseX::foo() x=%d\n", x); }
12.
 
13.
};
14.
class CBaseY
15.
 
16.
{
17.
 
18.
public:
19.
 
20.
int y;
21.
 
22.
int* py;
23.
 
24.
CBaseY() { y = 20; py = &y; }
25.
 
26.
void bar() { printf("CBaseY::bar() y=%d, *py=%d\n", y, *py);
27.
}
28.
 
29.
};
30.
class CDerived : public CBaseX, public CBaseY
31.
 
32.
{
33.
 
34.
public:
35.
 
36.
int z;
37.
 
38.
};
情况1:两个无关的类之间的转换
01.
// Convert between CBaseX* and CBaseY*
02.
 
03.
// CBaseX* 和 CBaseY*之间的转换
04.
 
05.
CBaseX* pX = new CBaseX();
06.
 
07.
// Error, types pointed to are unrelated
08.
 
09.
// 错误, 类型指向是无关的
10.
 
11.
// CBaseY* pY1 = static_cast(pX);
12.
 
13.
// Compile OK, but pY2 is not CBaseX
14.
 
15.
// 成功编译, 但是 pY2 不是CBaseX
16.
 
17.
CBaseY* pY2 = reinterpret_cast(pX);
18.
 
19.
// System crash!!
20.
 
21.
// 系统崩溃!!
22.
 
23.
// pY2->bar();
正如我们在泛型例子中所认识到的,如果你尝试转换一个对象到另一个无关的类static_cast<>将失败,而reinterpret_cast<>就总是成功“欺骗”编译器:那个对象就是那个无关类。 CBaseY* pY1 = static_cast
(pX); 是错误的,因为static_cast不能转换无关的类型 情况2:转换到相关的类
01.
1. CDerived* pD = new CDerived();
02.
 
03.
2. printf("CDerived* pD = %x\n", (int)pD);
04.
 
05.
3.
06.
 
07.
4. // static_cast<> CDerived* -> CBaseY* -> CDerived*
08.
 
09.
//成功编译,隐式static_cast<>转换
10.
 
11.
5. CBaseY* pY1 = pD;
12.
 
13.
6. printf("CBaseY* pY1 = %x\n", (int)pY1);
14.
 
15.
// 成功编译, 现在 pD1 = pD
16.
 
17.
7. CDerived* pD1 = static_cast(pY1);
18.
 
19.
8. printf("CDerived* pD1 = %x\n", (int)pD1);
20.
 
21.
9.
22.
 
23.
10. // reinterpret_cast
24.
 
25.
// 成功编译, 但是 pY2 不是 CBaseY*
26.
 
27.
11. CBaseY* pY2 = reinterpret_cast(pD);
28.
 
29.
12. printf("CBaseY* pY2 = %x\n", (int)pY2);
30.
 
31.
13.
32.
 
33.
14. // 无关的 static_cast<>
34.
 
35.
15. CBaseY* pY3 = new CBaseY();
36.
 
37.
16. printf("CBaseY* pY3 = %x\n", (int)pY3);
38.
 
39.
// 成功编译,尽管 pY3 只是一个 "新 CBaseY()"
40.
 
41.
17. CDerived* pD3 = static_cast(pY3);
42.
 
43.
18. printf("CDerived* pD3 = %x\n", (int)pD3);
01.
---------------------- 输出 ---------------------------
02.
 
03.
CDerived* pD = 392fb8
04.
 
05.
CBaseY* pY1 = 392fbc
06.
 
07.
CDerived* pD1 = 392fb8
08.
 
09.
CBaseY* pY2 = 392fb8
10.
 
11.
CBaseY* pY3 = 390ff0
12.
 
13.
CDerived* pD3 = 390fec
注意:在将CDerived*用隐式 static_cast<>转换到CBaseY*(第5行)时,结果是(指向)CDerived*(的指针向后) 偏移了4(个字节)(译注:4为int类型在内存中所占字节数)。为了知道static_cast<> 实际如何,我们不得不要来看一下CDerived的内存布局。 对于CBaseY *dy = reinterpret_cast
(&pD);    cout<
<
bar(); 虽然指针dy实际指向的是CDerived对象的地址,在调用bar时,就像前文所讲,只是把dy这个指针传给bar函数, printf("CBaseY::bar() y=%d, *py=%d\n", y, *py) 输出y没有问题,是个随机数,但是py是个野指针,所以输出*py时就发生崩溃 CDerived的内存布局(Memory Layout)   如图所示,CDerived的内存布局包括两个对象,CBaseX 和 CBaseY,编译器也知道这一点。因此,当你将CDerived* 转换到 CBaseY*时,它给指针添加4个字节,同时当你将CBaseY*转换到CDerived*时,它给指针减去4。然而,甚至它即便不是一个CDerived你也可以这样做。 当然,这个问题只在如果你做了多继承时发生。在你将CDerived转换 到 CBaseX时static_cast<> 和 reinterpret_cast<>是没有区别的。 情况3:void*之间的向前和向后转换 因为任何指针可以被转换到void*,而void*可以被向后转换到任何指针(对于static_cast<> 和 reinterpret_cast<>转换都可以这样做),如果没有小心处理的话错误可能发生。 01. CDerived* pD = new CDerived(); 02.   03. printf("CDerived* pD = %x\n", (int)pD); 04. CBaseY* pY = pD; // 成功编译, pY = pD + 4 05.   06. printf("CBaseY* pY = %x\n", (int)pY); 07. void* pV1 = pY; //成功编译, pV1 = pY 08.   09. printf("void* pV1 = %x\n", (int)pV1); 10. // pD2 = pY, 但是我们预期 pD2 = pY - 4 11.   12. CDerived* pD2 = static_cast(pV1); 13.   14. printf("CDerived* pD2 = %x\n", (int)pD2); 15.   16. // 系统崩溃 17.   18. // pD2->bar(); 01. ---------------------- 输出 --------------------------- 02.   03. CDerived* pD = 392fb8 04.   05. CBaseY* pY = 392fbc 06.   07. void* pV1 = 392fbc 08.   09. CDerived* pD2 = 392fbc 一旦我们已经转换指针为void*,我们就不能轻易将其转换回原类。在上面的例子中,从一个void* 返回CDerived*的唯一方法是将其转换为CBaseY*然后再转换为CDerived*。 但是如果我们不能确定它是CBaseY* 还是 CDerived*,这时我们不得不用dynamic_cast<> 或typeid[2]。 注释: 1. dynamic_cast<>,从另一方面来说,可以防止一个泛型CBaseY* 被转换到CDerived*。 2. dynamic_cast<>需要类成为多态,即包括“虚”函数,并因此而不能成为void*。 dynamic_cast:   通常在基类和派生类之间转换时使用,run-time   castconst_cast:   主要针对const和volatile的转换. static_cast:   一般的转换,no   run-time   check.通常,如果你不知道该用哪个,就用这个。    reinterpret_cast:   用于进行没有任何关联之间的转换,比如一个字符指针转换为一个整形数。   1)static_cast
(a)编译器在编译期处理将地址a转换成类型T,T和a必须是指针、引用、算术类型或枚举类型。表达式static_cast
(a), a的值转换为模板中指定的类型T。在运行时转换过程中,不进行类型检查来确保转换的安全性。static_cast它能在内置的数据类型间(譬如int 和float之间的转换,但是int *和float*不能转换)互相转换,对于类只能在有联系的指针类型间进行转换(也能用于有联系的对象)。可以在继承体系中把指针转换来、转换去,但是不能转换成继承体系外的一种类型 class A { ... };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    A* pa2 = static_cast
(pb);        //错误A与B没有继承关系    ...} 2)dynamic_cast
(a)在运行期,会检查这个转换是否可能。完成类层次结构中的提升。T必须是一个指针、引用或无类型的指针。a必须是决定一个指针或引用的表达式。dynamic_cast 仅能应用于指针或者引用,不支持内置数据类型表达式dynamic_cast
(a) 将a值转换为类型为T的对象指针。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。它不仅仅像static_cast那样,检查转换前后的两个指针是否属于同一个继承树,它还要检查被指针引用的对象的实际类型,确定转换是否可行。如果可以,它返回一个新指针,甚至计算出为处理多继承的需要的必要的偏移量。如果这两个指针间不能转换,转换就会失败,此时返回空指针(NULL)。很明显,为了让dynamic_cast能正常工作,必须让编译器支持运行期类型信息(RTTI)。 3)const_cast
(a)编译器在编译期处理去掉类型中的常量,除了const或不稳定的变址数,T和a必须是相同的类型。表达式const_cast
(a)被用于从一个类中去除以下这些属性:const, volatile, 和 __unaligned。class A { ... };void f(){    const A *pa = new A;//const对象    A *pb;//非const对象    //pb = pa; // 这里将出错,不能将const对象指针赋值给非const对象    pb = const_cast
(pa); // 现在OK了    ...}对于本身定义时为const的类型,即使你去掉const性,在你操作这片内容时候也要小心,只能r不能w操作,否则还是会出错const char* p = "123"; char* c = const_cast
(p); c[0] = 1;   //表面上通过编译去掉了const性,但是操作其地址时系统依然不允许这么做。const_cast操作不能在不同的种类间转换。相反,它仅仅把一个它作用的表达式转换成常量。它可以使一个本来不是const类型的数据转换成const类型的,或者把const属性去掉。尽量不要使用const_cast,如果发现调用自己的函数,竟然使用了const_cast,那就赶紧打住,重新考虑一下设计吧。 4)reinterpret_cast
(a)编译器在编译期处理任何指针都可以转换成其它类型的指针,T必须是一个指针、引用、算术类型、指向函数的指针或指向一个类成员的指针。表达式reinterpret_cast
(a)能够用于诸如char* 到 int*,或者One_class* 到 Unrelated_class*等类似这样的转换,因此可能是不安全的。class A { ... };class B { ... };void f(){    A* pa = new A;    void* pv = reinterpret_cast
(pa);    // pv 现在指向了一个类型为B的对象,这可能是不安全的    ...}使用reinterpret_cast 的场合不多,仅在非常必要的情形下,其他类型的强制转换不能满足要求时才使用。     == ============================================= static_cast .vs. reinterpret_cast == ================================================reinterpret_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 reinterpret_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;reinterpret_cast是C++里的强制类型转换符,操作符修改了操作数类型,但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reinterpret_cast 的行为却不同: int n=9; double d=reinterpret_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 reinterpret_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 reinterpret_cast.   reinterpret_casts的最普通的用途就是在函数指针类型之间进行转换。例如,假设你有一个函数指针数组:typedefvoid(*FuncPtr)();//FuncPtr is一个指向函数的指针,该函数没有参数,返回值类型为voidFuncPtrfuncPtrArray[10];//funcPtrArray是一个能容纳10个FuncPtrs指针的数组 让我们假设你希望(因为某些莫名其妙的原因)把一个指向下面函数的指针存入funcPtrArray数组:int doSomething(); 你不能不经过类型转换而直接去做,因为doSomething函数对于funcPtrArray数组来说有一个错误的类型。在FuncPtrArray数组里的函数返回值是void类型,而doSomething函数返回值是int类型。 funcPtrArray[0] = &doSomething;//错误!类型不匹配reinterpret_cast可以让你迫使编译器以你的方法去看待它们:funcPtrArray[0] = reinterpret_cast
(&doSomething);转换函数指针的代码是不可移植的(C++不保证所有的函数指针都被用一样的方法表示),在一些情况下这样的转换会产生不正确的结果 'dynamic_cast'只用于对象的指针和引用 从派生类指针用dynamic_cast转为基类指针CBaseY时,不做任何检测 但是如果是从基类指针转为派生类指针时,会检查两个方面:1. 它会检查转换是否会返回一个被请求的有效的完整对象。不是的话返回null 2. 基类指针是否有虚函数,没有的话,编译不通过
 

转载地址:http://pfeti.baihongyu.com/

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