C++强制类型转换：static_cast，dynamic_cast，const_cast，reinterpret_cast

2024-03-09 13:38
文章标签 c++ dynamic cast static 类型转换 强制 const reinterpret

本文主要是介绍C++强制类型转换：static_cast，dynamic_cast，const_cast，reinterpret_cast，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

C++中的类型转换

C++中的类型转换分为两种：

  • 隐式类型转换；

  • 显式类型转换。
    关于隐式转换，大家都懂，重点是显式转换。在标准C++中有四个类型转换符：static_cast、dynamic_cast、const_cast和reinterpret_cast；下面将对它们一一的进行总结。

    const_cast (expression) ：常量指针被转换成非常量指针
    static_cast (expression) ：一般的转换，如果你不知道该用哪个，就用这个。
    reinterpret_cast (expression) ：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。
    dynamic_cast (expression)：通常在基类和派生类之间转换时使用；

dynamic_cast

dynamic_cast的转换格式：dynamic_cast (expression)

将expression转换为type-id类型，type-id必须是类的指针、类的引用或者是void *；如果type-id是指针类型，那么expression也必须是一个指针；如果type-id是一个引用，那么expression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。在多态类型之间的转换主要使用dynamic_cast，因为类型提供了运行时信息。下面我将分别在以下的几种场合下进行dynamic_cast的使用总结：
1.最简单的上行转换
比如B继承自A，B转换为A，进行上行转换时，是安全的，如下：

class A 
{
public:int m_a;
};class B :public A
{
public:int m_b;
};int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
{  B* pB=new B;A* pA=dynamic_cast<A*>(pB);// Safe and will succeedA* pA2=(A*)pB;printf("%x\n",pB);printf("%x\n",pA);printf("%x\n",pA2);return 0;  
}

2.多重继承之间的上行转换
C继承自B，B继承自A，这种多重继承的关系；但是，关系很明确，使用dynamic_cast进行转换时，也是很简单的：

class A
{// ......
};
class B : public A
{// ......
};
class C : public B
{// ......
};
int main()
{C *pC = new C;B *pB = dynamic_cast<B *>(pC); // OKA *pA = dynamic_cast<A *>(pC); // OK
}

3.转换成void *

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 ApV = dynamic_cast<void *>(pB); // pV points to an object of B
}

但是，在类A和类B中必须包含虚函数，为什么呢？因为类中存在虚函数，就说明它有想让基类指针或引用指向派生类对象的情况，此时转换才有意义；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中，只有定义了虚函数的类才有虚函数表。
4.下行转换，从基类指针转换到派生类指针
如果expression是type-id的基类，使用dynamic_cast进行转换时，在运行时就会检查expression是否真正的指向一个type-id类型的对象，如果是，则能进行正确的转换，获得对应的值；否则返回NULL，如果是引用，则在运行时就会抛出异常；例如：

class B
{virtual void f(){};
};
class D : public B
{virtual void f(){};
};
void main()
{B* pb = new D;   // unclear but okB* pb2 = new B;D* pd = dynamic_cast<D*>(pb);   // ok: pb actually points to a DD* pd2 = dynamic_cast<D*>(pb2);   // pb2 points to a B not a D, now pd2 is NULL
}

5.其他情况
对于一些复杂的继承关系来说，使用dynamic_cast进行转换是存在一些陷阱的；比如，有如下的一个结构：
这里写图片描述
D类型可以安全的转换成B和C类型，但是D类型要是直接转换成A类型呢？

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 _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
{  D* pD=new D;A* pA=dynamic_cast<A*>(pD);  //Error:基类A不明确// You will get a pA which is NULLreturn 0;  
}

正确的做法：

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
{  D* pD=new D;B* pB=dynamic_cast<B*>(pD);A* pA=dynamic_cast<A*>(pB);return 0;  
}

static_cast

static_cast的转换格式：static_cast (expression)

将expression转换为type-id类型，主要用于非多态类型之间的转换，不提供运行时的检查来确保转换的安全性。主要在以下几种场合中使用：

  1. 用于类层次结构中，基类和子类之间指针和引用的转换；
    • 当进行上行转换，也就是把子类的指针或引用转换成父类表示，这种转换是安全的；
    • 当进行下行转换，也就是把父类的指针或引用转换成子类表示，这种转换是不安全的，也需要程序员来保证；
  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等等，这种转换的安全性需要程序员来保证；
  3. 把void指针转换成目标类型的指针（是极其不安全的）；
    备注：
    1. static_cast不能转换掉expression的const、volatile和__unaligned属性。
    2. 编译器隐式执行任何类型转换都可由static_cast显示完成

代码示例：

    //C++中的static_cast执行非多态的转换，用于代替C中通常的转换操作。因此，被做为显式类型转换使用int i;float f=166.71;i=static_cast<int>(f);    //i=166;
#include "stdafx.h"
#include<iostream>
using namespace std;class A
{
public:  A()  {  //    Print();  }  virtual void Print()  {  printf("A is constructed.\n");  }  
};  
class B: public A  
{  
public:  B()  {  //    Print();  }  virtual void Print()  {  printf("B is constructed.\n");  }  
}; int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
{  A* pa=new A();B* pb=static_cast<B*>(pa);  //从基类转换到子类是一个不安全的行为B* ppb=new B();A* ppa=static_cast<A*>(ppb);return 0;  
}

编译成功！

reinterpret_cast

reinterpret_cast的转换格式：reinterpret_cast (expression)

允许将任何指针类型转换为其它的指针类型；听起来很强大，但是也很不靠谱。它主要用于将一种数据类型从一种类型转换为另一种类型。它可以将一个指针转换成一个整数，也可以将一个整数转换成一个指针，在实际开发中，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，还可以得到原来的指针值；特别是开辟了系统全局的内存空间，需要在多个应用程序之间使用时，需要彼此共享，传递这个内存空间的指针时，就可以将指针转换成整数值，得到以后，再将整数值转换成指针，进行对应的操作。

代码示例：

    int i;char* p="this is an example!";i=reinterpret_cast<int>(p);//reinterpret_cast的作用是说将指针p的值以二进制（位模式）的方式被解释为整型，并赋给iprintf("%x",p);printf("%x",i);   //此时结果，i与p的值是完全相同的

static_cast 与 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的区别主要在于多重继承，比如：

class A {
public:int m_a;
};class B {
public:int m_b;
};class C : public A, public B {};int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
{  C c;printf("%p, %p, %p", &c, reinterpret_cast<B*>(&c), static_cast <B*>(&c));return 0;  
}

前两个的输出值是相同的，最后一个则会在原基础上偏移4个字节，这是因为static_cast计算了父子类指针转换的偏移量，并将之转换到正确的地址（c里面有m_a,m_b，转换为B*指针后指到m_b处），而reinterpret_cast却不会做这一层转换。因此, 你需要谨慎使用 reinterpret_cast.

const_cast

const_cast，用于修改类型的const或volatile属性。或者说是用来移除变量的const或volatile限定符。

const_cast (expression)
除了const 或volatile修饰之外， type_id和expression的类型是一样的。一般情况下用的时候有两种情形：一、常量指针被转化成非常量的指针，并且仍然指向原来的对象；二、常量引用被转换成非常量的引用，并且仍然指向原来的对象；如下面代码所示：

//该示例实现了修改const变量的值。class B{public:int m_iNum;};int main()  {  const B b1;//  b1.m_iNum=100;  //error:表达式必须是可修改的左值// 可以做如下转换，体现出转换为指针类型B* b2=const_cast<B*>(&b1);b2->m_iNum=200;// 或者左侧也可以用引用类型，如果对b2或b3的数据成员做改变，就是对b1的值在做改变B &b3=const_cast<B&>(b1);b3.m_iNum=300;return 0;}

const_cast实现原因就在于C++对于指针的转换是任意的，它不会检查类型，任何指针之间都可以进行互相转换，因此const_cast就可以直接使用显示转换来代替： 如下面代码所示：

        const int c=21;const int* cp=&c;int* m=(int*)cp;

或者

        const int c=21;int* m=(int*)&c;

替代

    const int c=21;int*m=const_cast<int*>(&c);

关于是否真正修改了const的值得问题？
思考如下代码：

    int main()  {  const int c=21;const int* cp=&c;int* m=(int*)&c;*m=7;cout<<c<<endl;cout<<*cp<<endl;cout<<*m<<endl;return 0;}

运行结果是什么呢？
这里写图片描述

再看下面的代码，运行结果是什么呢？

    int main()  {  const int c=21;const int* cp=&c;int* m=(int*)&c;*m=7;cout<<&c<<endl;cout<<cp<<endl;cout<<m<<endl;return 0;}

运行结果：
这里写图片描述
可以看到，地址值是一样的，但是对比前面程序的结果，发现，同一地址下的值却不一样，也许这就是const存在的意义吧，至于为什么，以后再学习。

这篇关于C++强制类型转换：static_cast，dynamic_cast，const_cast，reinterpret_cast的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/790834。

相关文章

Windows下C++使用SQLitede的操作过程

Windows下C++使用SQLitede的操作过程

《Windows下C++使用SQLitede的操作过程》本文介绍了Windows下C++使用SQLite的安装配置、CppSQLite库封装优势、核心功能（如数据库连接、事务管理）、跨平台支持及性能优... 目录Windows下C++使用SQLite1、安装2、代码示例CppSQLite：C++轻松操作SQ
阅读更多...
C++中RAII资源获取即初始化

C++中RAII资源获取即初始化

《C++中RAII资源获取即初始化》RAII通过构造/析构自动管理资源生命周期,确保安全释放,本文就来介绍一下C++中的RAII技术及其应用,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解一下... 目录一、核心原理与机制二、标准库中的RAII实现三、自定义RAII类设计原则四、常见应用场景1. 内存管理2. 文件操
阅读更多...
C++中零拷贝的多种实现方式

C++中零拷贝的多种实现方式

《C++中零拷贝的多种实现方式》本文主要介绍了C++中零拷贝的实现示例,旨在在减少数据在内存中的不必要复制,从而提高程序性能、降低内存使用并减少CPU消耗,零拷贝技术通过多种方式实现,下面就来了解一下... 目录一、C++中零拷贝技术的核心概念二、std::string_view 简介三、std::stri
阅读更多...
C++高效内存池实现减少动态分配开销的解决方案

C++高效内存池实现减少动态分配开销的解决方案

《C++高效内存池实现减少动态分配开销的解决方案》C++动态内存分配存在系统调用开销、碎片化和锁竞争等性能问题,内存池通过预分配、分块管理和缓存复用解决这些问题,下面就来了解一下... 目录一、C++内存分配的性能挑战二、内存池技术的核心原理三、主流内存池实现：TCMalloc与Jemalloc1. TCM
阅读更多...
C++ 函数 strftime 和时间格式示例详解

C++ 函数 strftime 和时间格式示例详解

《C++函数strftime和时间格式示例详解》strftime是C/C++标准库中用于格式化日期和时间的函数,定义在ctime头文件中,它将tm结构体中的时间信息转换为指定格式的字符串,是处理... 目录C++ 函数 strftipythonme 详解一、函数原型二、功能描述三、格式字符串说明四、返回值五
阅读更多...
C++作用域和标识符查找规则详解

C++作用域和标识符查找规则详解

《C++作用域和标识符查找规则详解》在C++中,作用域（Scope）和标识符查找（IdentifierLookup）是理解代码行为的重要概念,本文将详细介绍这些规则,并通过实例来说明它们的工作原理,需... 目录作用域标识符查找规则1. 普通查找（Ordinary Lookup）2. 限定查找（Qualif
阅读更多...
C/C++ chrono简单使用场景示例详解

C/C++ chrono简单使用场景示例详解

《C/C++chrono简单使用场景示例详解》：本文主要介绍C/C++chrono简单使用场景示例详解,本文通过实例代码给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友... 目录chrono使用场景举例1 输出格式化字符串chrono使用场景China编程举例1 输出格式化字符串示
阅读更多...
C++/类与对象/默认成员函数@构造函数的用法

C++/类与对象/默认成员函数@构造函数的用法

《C++/类与对象/默认成员函数@构造函数的用法》：本文主要介绍C++/类与对象/默认成员函数@构造函数的用法,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录名词概念默认成员函数构造函数概念函数特征显示构造函数隐式构造函数总结名词概念默认构造函数：不用传参就可以
阅读更多...
C++类和对象之默认成员函数的使用解读

C++类和对象之默认成员函数的使用解读

《C++类和对象之默认成员函数的使用解读》：本文主要介绍C++类和对象之默认成员函数的使用方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、默认成员函数有哪些二、各默认成员函数详解默认构造函数析构函数拷贝构造函数拷贝赋值运算符三、默认成员函数的注意事项总结一
阅读更多...
C/C++中OpenCV 矩阵运算的实现

C/C++中OpenCV 矩阵运算的实现

《C/C++中OpenCV矩阵运算的实现》本文主要介绍了C/C++中OpenCV矩阵运算的实现,包括基本算术运算（标量与矩阵）、矩阵乘法、转置、逆矩阵、行列式、迹、范数等操作,感兴趣的可以了解一下... 目录矩阵的创建与初始化创建矩阵访问矩阵元素基本的算术运算 ➕➖✖️➗矩阵与标量运算矩阵与矩阵运算 (逐元
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2