• 【c++】static_cast, dynamic_cast探讨


    C++类型转换分为:隐式类型转换和显式类型转换

    一、隐式类型转换

    1) 算术转换(Arithmetic conversion) : 在混合类型的算术表达式中, 最宽的数据类型成为目标转换类型。

    int ival = 3;
    double dval = 3.14159;
    
    ival + dval;//ival被提升为double类型

    2)一种类型表达式赋值给另一种类型的对象:目标类型是被赋值对象的类型

    int *pi = 0; // 0被转化为int *类型
    ival = dval; // double->int

    例外:void指针赋值给其他指定类型指针时,不存在类型转换,编译出错,编译器根据指针类型来确定对象的所占空间大小,从而来操作对象

    3)将一个表达式作为实参传递给函数调用,此时形参和实参类型不一致:目标转换类型为形参的类型

    extern double sqrt(double);
    
    cout << "The square root of 2 is " << sqrt(2) << endl;
    //2被提升为double类型:2.0

    4)从一个函数返回一个表达式,表达式类型与返回类型不一致:目标转换类型为函数的返回类型

    double difference(int ival1, int ival2)
    {
        return ival1 - ival2;
        //返回值被提升为double类型
    }

    二、显式类型转换
    C     风格: (type-id)
    C++风格: static_castdynamic_castreinterpret_cast、和const_cast..

    static_cast:

    用法:static_cast < type-id > ( expression )

    说明:该运算符把expression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:

    • 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指针或引用)时,由于没有动态类型检查,所以是不安全的。
    • 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。
    • void指针转换成目标类型的指针(不安全!!)
    • 把任何类型的表达式转换成void类型。

    dynamic_cast:

    用法:dynamic_cast < type-id > ( expression )

    说明:该运算符把expression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。

    什么时候需要dynamic_cast强制转换:简单的说,当无法使用virtual函数的时候,此时可以用dynamic_cast实现多态

    Wicrosoft公司提供给我们一个类库,其中提供一个类Employee.以头文件Eemployee.h和类库.lib分发给用户,显然我们并无法得到类的实现的源代码

    //Emplyee.h
    class Employee 
    {
    public:
        virtual int salary();
    };
    
    class Manager : public Employee
    {
    public: 
        int salary();
    };
    
    class Programmer : public Employee
    {
    public:
        int salary();
    };

    我们公司在开发的时候建立有如下类:

    class MyCompany
    {
    public:
        void payroll(Employee *pe);
        //
    };
    
    void MyCompany::payroll(Employee *pe)
    {
        //do something
    }

    但是开发到后期,我们希望能增加一个bonus()的成员函数到W$公司提供的类层次中。假设我们知道源代码的情况下,很简单,增加虚函数:

    //Emplyee.h
    class Employee 
    {
    public:
        virtual int salary();
        virtual int bonus();
    };
    
    class Manager : public Employee
    {
    public: 
        int salary();
    };
    
    class Programmer : public Employee
    {
    public:
        int salary();
        int bonus();
    };
    
    //Emplyee.cpp
    
    int Programmer::bonus()
    {
        //
    }

    payroll()通过多态来调用bonus()

    class MyCompany
    {
    public:
        void payroll(Employee *pe);
        //
    };
    
    void MyCompany::payroll(Employee *pe)
    {
        //do something
        //pe->bonus();
    }

    但是现在情况是,我们并不能修改源代码,怎么办?dynamic_cast华丽登场了!

    在Employee.h中增加bonus()声明,在另一个地方定义此函数,修改调用函数payroll().重新编译,ok

    //Emplyee.h
    class Employee 
    {
    public:
        virtual int salary();
    };
    
    class Manager : public Employee
    {
    public: 
        int salary();
    };
    
    class Programmer : public Employee
    {
    public:
        int salary();
        int bonus();//直接在这里扩展
    };
    
    //somewhere.cpp
    
    int Programmer::bonus()
    {
        //define
    }
    class MyCompany
    {
    public:
        void payroll(Employee *pe);
        //
    };
    
    void MyCompany::payroll(Employee *pe)
    {
        Programmer *pm = dynamic_cast<Programmer *>(pe);
        
        //如果pe实际指向一个Programmer对象,dynamic_cast成功,并且开始指向Programmer对象起始处
        if(pm)
        {
            //call Programmer::bonus()
        }
        //如果pe不是实际指向Programmer对象,dynamic_cast失败,并且pm = 0
        else
        {
            //use Employee member functions
        }
    }

    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 Base
    {
    public:
        int m_iNum;
        virtual void foo();
    };
    
    class Derived:public Base
    {
    public:
        char *m_szName[100];
    };
    
    void func(Base *pb)
    {
        Derived *pd1 = static_cast<Derived *>(pb);
    
        Derived *pd2 = dynamic_cast<Derived *>(pb);
    }

    在上面的代码段中,
    如果pb实际指向一个Derived类型的对象,pd1和pd2是一样的,并且对这两个指针执行Derived类型的任何操作都是安全的;
    如果pb实际指向的是一个Base类型的对象,那么pd1将是一个指向该对象的指针,对它进行Derived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(即0,因为dynamic_cast失败)。

    dynamic_cast会进行动态类型检查,若基类指针指向派生类对象,则可以转为派生类型指针,否则,转换失败,返回NULL,即当指针的动态类型与转换后的类型不一致时,编译出错

    另外要注意:Base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<Inside c++ object model>)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。

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