C 中的顯式型別轉換

2021-08-14 13:48:12 字數 3785 閱讀 2577

寫c++**的時候，有時候不可避免的會使用型別轉換，良好的編碼風格中應該避免隱式轉換，隱式轉換有時候會產生不易察覺的問題。c++提供了四種顯示型別轉換方式，當然顯示的強制型別轉換也是需要盡量避免的。

四種顯示轉換具有相同的形式

cast_name


(expression)
type：是轉換的目標型別

expression：是要轉換的值

const_name：可以是static_cast、dynamic_cast、const_cast和reinterpret_cast四種中的一種

注意：如果type是引用型別，則結果是左值。

static_cast是用的最多的轉換方式，任何具有明確定義的型別轉換，都要不包含底層const，都可以使用，示例如下：

int j = 12;


double result = static_cast


(j)/1.2;
像上面這種轉換也可以使用隱式型別轉換，不過，編譯器會給出警告，一般工作中都會把所有的警告消除，或者把警告作為錯誤處理，防止因為警告產生的錯誤導致執行結果不正確。

static_cast也用於編譯器無法自動執行的型別轉換。例如我們把void*指標轉換成初始的型別指標：

double d = 12.34;


void *p = &d;


double *dp = static_cast


(p);
我們知道任何非常量物件的位址都可以存入void*，所以我們可以把double型別的物件位址存入void*，然後使用static_cast將其轉換成原來的型別。

注意，一定要確保轉換後的型別就是指標所指的型別，型別不符的話，產生的結果將是未定義的。

dynamic_cast支援執行時識別。執行時型別識別（run-time type identification，rtti）的功能有兩個運算子實現：

dynamic_cast的使用形式如下：

dynamic_cast


(e)dynamic_cast


(e)dynamic_cast


(e)
type必須是個類型別，並且通常情況下該型別應該含有虛函式。

在上面的所有形式中，e的型別必須符合以下三個條件中的乙個：

如果符合的話，則轉換成功，否則轉換失敗。

如果一條 dynamic_cast語句的轉換目標是指標型別失敗並且失敗了，則結果為0；如果轉換目標是引用型別並且失敗了，dynamic_cast會丟擲乙個bad_cast異常。

假定base類至少有乙個虛函式，derived是base的公有派生類，如果有乙個指向base的指標bp，則我們可以在執行時將它轉換成derived型別的指標：

if (derived *dp = dynamic_cast


(bp)) else
如果轉換失敗的話，dp為0，這時執行else分支。

我們可以對乙個空指標執行dynamic_cast操作，結果是所需型別的空指標。

注意上面在if語句中定義了dp，這樣做的好處是可以在乙個操作中同時完成型別轉換和條件檢查。而且，指標dp在if語句外部是不可訪問的。一旦轉換失敗，後續的**即使忘了做相應判斷，也不會接觸到這個未繫結的指標，從而確保程式是安全的。

引用型別的dynamic_cast和指標型別的dynamic_cast在轉換發生錯誤時表現略有不同。因為不存在所謂的空引用，所有對於引用型別來說，無法使用與指標型別完全相同的錯誤處理方式。對引用型別的型別轉換失敗時，程式丟擲乙個名為std::bad_cast的異常，該異常定義在typeinfo標頭檔案中。

我們使用如下方式改寫上面的程式：

void f(const base &b)  catch (bad_cast) 


}
const_cast用於改變物件的底層const。

頂層const(top-level const)表示指標本身是個常量；


底層const(low-level const)表示指標所指的物件是乙個常量。
int i = 0;


int *const p1 = &i; // 不能改變p1的值，這個乙個頂層const


const


int ci = 42;  // 不能改變ci的值，這是乙個頂層const


const


int *p2 = &ci;// 允許改變p2的值，這是乙個底層const


const


int *const p3 = p2； // 靠右的const是頂層const，靠左的是底層const


const


int &r = ci;        // 用於宣告的const都是底層const
對於將常量轉換成非常量的行為，稱之為「去掉const性質」。一旦我們去掉了const性質，編譯器就不再阻止我們對該物件進行寫操作了。

如果物件本身不是乙個常量，使用強制型別轉換獲得寫許可權是合法的行為，如果物件是乙個常量，再使用const_cast執行寫操作就會產生未定義的後果。

const


char *pc;


char *p = const_cast


(pc); // 正確，但是通過p寫值是未定義的行為
只有const_cast能改變表示式的常量屬性。不能使用const_cast改變表示式的型別。

const


char *cp;


char *q = static_cast


(cp); // 錯誤，不能轉換掉const性質


static_cast


cp; // 正確：字串字面值轉換成string型別


const_cast


(cp); // 錯誤：const_cast只改變常量屬性
reinterpret_cast是一種更加底層的轉換，reinterpret意為重新解釋。它可以轉化任何內建的資料型別為其他任何的資料型別，也可以轉化任何指標型別為其他的型別。它甚至可以轉化內建的資料型別為指標，無須考慮型別安全或者常量的情形。對它的使用要非常謹慎，實際上，這種轉換很少使用。

舉乙個簡單的例子：

int *ip;


char *pc = reinterpret_cast


(ip);
這裡pc指向的物件是乙個int，不是char，如果把pc當做普通的字元指標使用可能會在執行時發生錯誤。例如，以下語句可能導致異常的執行時行為：

string str(pc);
使用reinterpret_cast非常危險。用pc出事str的例子很好地證明了這點，其中的關鍵問題是型別改變了，但編譯器沒有給出任何警告或者錯誤的提示資訊。當我們用乙個int的位址初始化pc時，由於顯式地說明這種轉換合法，所以編譯器不會發出任何警告或任何錯誤資訊。接下來再使用pc時就會認定它的值是char*型別，編譯器沒法知道它實際存放的是int的指標。

最終的結果就是，上面的例子用pc初始化str沒什麼實際意義，甚至還可能引發更糟糕的結果，但僅從語法上這種操作是沒有問題的，查詢這類問題非常困難。

從上面的描述可以看出，c++為我們提供了多種轉換方式，但是還是建議盡量少用。在無法避免的情況下，使用顯式轉換優於隱式轉換，reinterpret_cast強烈建議不要使用。

更詳細的內容請查閱《c++ primer》第5版。

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