C++面試之__C++4種轉換型別
使用標準C++的型別轉換符:static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast和const_cast。
1、static_cast
用法:static_cast (expression)
該運算子把expression轉換為type-id型別,但沒有執行時型別檢查來保證轉換的安全性。它主要有如下幾種用法:
(1)用於類層次結構中基類和派生類之間指標或引用的轉換
進行上行轉換(把派生類的指標或引用轉換成基類表示)是安全的
進行下行轉換(把基類的指標或引用轉換為派生類表示),由於沒有動態型別檢查,所以是不安全的
(2)用於基本資料型別之間的轉換,如把int轉換成char。這種轉換的安全也要開發人員來保證
(3)把空指標轉換成目標型別的空指標
(4)把任何型別的表示式轉換為void型別
注意:static_cast不能轉換掉expression的const、volitale或者__unaligned屬性。
2、dynamic_cast
用法:dynamic_cast (expression)
該運算子把expression轉換成type_id型別的物件。type_id必須是類的指標、引用或者void*;
如果type_id是類指標型別,那麼expression也必須是一個指標,如果type_id是一個引用,那麼expression也必須是一個引用。
dynamic_cast主要用於類層次間的上行轉換和下行轉換,還可以用於類之間的交叉轉換。
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具有型別檢查的功能,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<D *>(pb);
- D *pd2 = dynamic_cast<D *>(pb);
- }
但是,如果pb指向的是一個B型別的物件,那麼pd1將是一個指向該物件的指標,對它進行D型別的操作將是不安全的(如訪問m_szName),
而pd2將是一個空指標。
另外,dynamic_cast還支援交叉轉換,如下所示。
-
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<D *>(pb); //compile error
-
D *pd2 = dynamic_cast<D *>(pb); //pd2 is NULL
-
delete pb;
- }
3、reinterpret_cast
用法:reinterpret_cast (expression)
type-id必須是一個指標、引用、算術型別、函式指標或者成員指標。
它可以把一個指標轉換成一個整數,也可以把一個整數轉換成一個指標(先把一個指標轉換成一個整數, 在把該整數轉換成原型別的指標,還可以得到原先的指標值)。 該運算子的用法比較多。 (static_cast .與. reinterpret_cast比較,見下面 ) 該運算子平臺移植性比價差。
4、const_cast
用法:const_cast (expression)
該運算子用來修改型別的const或volatile屬性。除了const 或volatile修飾之外, type_id和expression的型別是一樣的。
常量指標被轉化成非常量指標,並且仍然指向原來的物件; 常量引用被轉換成非常量引用,並且仍然指向原來的物件;常量物件被轉換成非常量物件。 volatile和const型別,舉例如下所示。
-
class B
-
{
-
public:
-
int m_iNum;
-
}
-
void foo()
-
{
-
const B b1;
-
b1.m_iNum = 100; //comile error
-
B b2 = const_cast<B>(b1);
-
b2. m_iNum = 200; //fine
- }
使用const_cast把它轉換成一個非常量物件,就可以對它的資料成員任意改變。注意:b1和b2是兩個不同的物件。
5、比較
(1)dynamic_cast vs static_cast
-
class B
-
{
-
...
-
};
-
class D : public B
-
{
-
...
-
};
-
void f(B* pb)
-
{
-
D* pd1 = dynamic_cast<D*>(pb);
-
D* pd2 = static_cast<D*>(pb);
- }
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可用於繼承體系中的向下轉型,即將基類指標轉換為派生類指標,比static_cast更嚴格更安全。dynamic_cast在執行效率上比static_cast要差一些,但static_cast在更寬上範圍內可以完成對映,這種不加限制的對映伴隨著不安全性。static_cast覆蓋的變換型別除類層次的靜態導航以外,還包括無對映變換、窄化變換(這種變換會導致物件切片,丟失資訊)、用VOID*的強制變換、隱式型別變換等...
(2)static_cast vs reinterpret_cast
reinterpret_cast是為了對映到一個完全不同型別的意思,這個關鍵詞在我們需要把型別映射回原有型別時用到它。我們對映到的型別僅僅是為了故弄玄虛和其他目的,這是所有對映中最危險的。(這句話是C++程式設計思想中的原話)
static_cast 和 reinterpret_cast 操作符修改了運算元型別。它們不是互逆的; static_cast 在編譯時使用型別資訊執行轉換,在轉換執行必要的檢測(諸如指標越界計算, 型別檢查). 其運算元相對是安全的。另一方面;reinterpret_cast 僅僅是重新解釋了給出的物件的位元模型而沒有進行二進位制轉換, 例子如下:
- int n=9; double d=static_cast < double > (n);
而reinterpret_cast 的行為卻不同:
-
int n=9;
- double d=reinterpret_cast<double & > (n);
因此, 你需要謹慎使用 reinterpret_cast.
引自:http://www.cppblog.com/lapcca/archive/2010/11/30/135081.aspx
補充:
(1)static_cast:在功能上基本上與C風格的型別轉換一樣強大,含義也一樣。它有功能上的限制。例如,你不能用static_cast像用C風格轉換一樣把struct轉換成int型別或者把double型別轉換成指標型別。另外,static_cast不能從表示式中去除const屬性,因為另一個新的型別轉換符const_cast有這樣的功能。
可以靜態決議出型別的轉換可能性,即使是在繼承體系中,即使包括了多重繼承和虛繼承,只要可以進行靜態決議就可以轉換成功
(2)const_cast:用於型別轉換掉表示式的const或volatile屬性。通過使用const_cast,你向人們和編譯器強調你通過型別轉換想做的只是改變一些東西的constness或者volatieness屬性。這個含義被編譯器所約束。如果你試圖使用const_cast來完成修改constness或者volatileness屬性之外的事情,你的型別轉換將被拒絕。
(3)dynamic_cast:它被用於安全地沿著類的繼承關係向下進行型別轉換。這就是說,你能用dynamic_cast把指向基類的指標或引用轉換成指向其派生類或其兄弟類的指標或引用,而且你能知道轉換是否成功。失敗的轉換將返回空指標(當對指標進行型別轉換時)或者丟擲異常(當對引用進行型別轉換時)。
(4)reinterpret_cast:使用這個操作符的型別轉換,其轉換結果幾乎都是執行期定義。因此,使用reinterpret_cast的程式碼很難移植。reinterpret_casts的最普通的用途就是在函式指標型別之間進行轉換。
舉例如下:
-
#include <iostream>
-
using namespace std;
-
class A
-
{
-
public:
-
virtual void foo()
-
{
-
}
-
};
-
class B
-
{
-
public:
-
virtual void foo()
-
{
-
}
-
};
-
class C : public A , public B
-
{
-
public:
-
virtual void foo() { }
-
};
-
void bar1(A *pa)
-
{
-
B *pc = dynamic_cast<B*>(pa);
-
}
-
void bar2(A *pa)
-
{
-
B *pc = static_cast<B*>(pa); //error
-
}
-
void bar3()
-
{
-
C c;
-
A *pa = &c;
-
B *pb = static_cast<B*>(static_cast<C*>(pa));
-
}
-
int main()
-
{
-
return 0;
- }
B、bar2無法通過編譯
C、bar3無法通過編譯
D、bar1可以正常執行,但是採用了錯誤的cast方法
解答:
選B。
dynamic_cast是在執行時遍歷繼承樹,所以,在編譯時不會報錯。但是因為A和B沒啥關係,所以執行時報錯(所以A和D都是錯誤的)。
static_cast:編譯器隱式執行的任何型別轉換都可由它顯示完成。其中對於:(1)基本型別。如可以將int轉換為double(編譯器會執行隱式轉換),但是不能將int*用它轉換到double*(沒有此隱式轉換)。(2)對於使用者自定義型別,如果兩個類無關,則會出錯(所以B正確),如果存在繼承關係,則可以在基類和派生類之間進行任何轉型,在編譯期間不會出錯。所以bar3可以通過編譯(C選項是錯誤的)。
C++中有哪4個和型別轉換相關的關鍵字?這些關鍵字都有什麼特點?應該在哪些場合下使用.
C語言中的強制型別轉換可以隨意的轉換我們想要的型別了,格式如下(型別) 變數名;
為什麼c++還要引入新的4種類型轉換呢?
這是因為新的型別轉換控制符可以很好的控制型別轉換的過程,允許控制各種型別不同的轉換.
還有一點好處是C++的型別轉換控制符能告訴程式設計師或讀者我們這個轉換的目的是什麼,我們
只要看一下程式碼的型別轉換控制符,就能明白我們想要達到什麼樣的目的.
1)static_cast <T*> (content) 靜態轉換.在編譯期間處理
它主要用於C++中內建的基本資料型別之間的轉換.但是沒有執行時型別的檢測來保證轉換
的安全性.
為什麼需要static_cast型別的轉換?
a.用於基類和子類之間的指標或引用的轉換。這種轉換把子類的指標或引用轉換為基類表示是安全的;
進行下行轉換,把基類的指標或引用轉換為子類表示時,由於沒有進行動態型別檢測,所以是不安全的;
b.把void型別的指標轉換成目標型別的指標(不安全).
c.用於內建的基本的資料型別之間的轉換.
d.把任何型別的表示式轉換成void型別的.
注意:static_cast不會轉換掉content的const,volatile,__unaligned屬性
2)const_cast<T*>(content):去常轉換;編譯時執行;
它主要作用同一個型別之間的去常和新增常屬性之間的轉換.不能用做不同的型別之間的轉換.
它可以把一個不是常屬性的轉換成常屬性的,同時它也可以對一個本是常屬性的型別進行去常.
3)dynamic_cast<T*>(content) 動態型別轉換;也是向下安全轉型;是在執行的時候執行;
通常用於基類和派生類之間的轉換.轉換時會進行型別安全檢查。
a.不能用於內建的基本資料型別之間的轉換.
b.dynamic_cast轉換成功的話返回的是類的指標或引用,失敗返回null;
c.dynamic_cast進行的轉換的時候基類中一定要有虛擬函式,因為只有類中有了虛擬函式,
才說明它希望讓基類指標或引用指向其派生類物件的情況,這樣才有意義.
這是由於執行時型別檢查需要執行時型別的資訊,而這些資訊儲存在虛擬函式表中.
d.在類的轉換時,在類層次間進行轉換的時候,dynamic_cast和static_cast進行上行轉換
的時候效果是一樣的;但是在進行下行轉換的時候,dynamic_cast會進行型別檢查所以
它更安全.它可以讓指向基類的指標轉換為指向其子類的指標或是其兄弟類的指標;
4)reinterpret_cast<T*>(content)重解釋型別轉換;
它有著和C風格強制型別轉換同樣的功能;它可以轉化任何的內建資料型別為其他的型別,
同時它也可以把任何型別的指標轉化為其他的型別;它的機理是對二進位制資料進行重新的
的解釋,不會改變原來的格式,而static_cast會改變原來的格式;