C++学习之路(八):关于C++提供的强制类型转换
C语言中提供了旧式的强制类型转换方法。比如:
int a =1;
char *p = (char *)&a;
上述将a的地址单元强制转换为char类型的指针。这里暂且不说上述转换结果是否合理,但上述这样的强制类型转换,如果转换过程出现问题,对于问题的追踪与排查也比较困难。
对于C++而言,提供了较为安全的强制类型转换方法,下面进行简单介绍。
一、static_cast
对于任何具有明确定义的类型转换,只要不包含底层const,都可以用static_cast。
主要可以有以下几种转换:
(1)用于基本数据类型之间的转换,如把int转换为char,把int转换为enum,但这里的转换的安全性需要由开发者自己保证;
(2)把空指针转换成目标类型的指针,这里有点类似旧式的强制类型转换的void*指针转换,但同样,对指针类型的解析,需要由开发者自己保证
(3)把任何类型的表达式类型转换为void类型;
(4)用于类层次结构中父类和子类之间指针和引用的转换。
上面的几点后续遇到了样例再进行补充,这里给一个转换void*指针的样例说明。
代码1:
int a = ;
char *q = static_cast<char*>(&a);
cout<<*q<<endl;
上述代码不能被编译通过,因为static_cast对于指针的转换,只能接受void*类型,上述&a依然是int型指针,不能通过编译。
代码2:
int a = ;
char *q = static_cast<char*>((void *)&a);
cout<<*q<<endl;
通过将&a转型为void*指针,完成对类型的强制转换,上述代码结果正常输出。
二、const_cast
在由const关键字定义的变量,是不能在后续被修改的。比如:
const int a = 1;
a = 2;
上述编译不通过,因为a不能被进行修改。
这里我们依然先看一个样例:
int func(int &a)
{
return ;
} int main(void)
{
const int a = ;
func(a);
return ;
}
上述代码中,a是一个const变量,但在func函数中的形参需要一个int型变量。很显然,编译直接报错,因为实参与形参具有不同的类型。如何解决这个问题?这就需要引入const_cast进行类型转换
const_cast只能改变运算对象的底层const。即对于一个const对象,const_cast可以将其const限定移除。上述代码修改为:
int func(int *a)
{
return ;
} int main(void)
{
const int a = ;
int *p = const_cast<int*>(&a);
func(p);
}
这里将const的变量a的指针,强制类型转换为非const的指针,在func中传入指针变量,程序即可以成功编译。
这里就有一个疑问:如果可以const_cast将const变量转换为非const变量,是否意味着,可以对const变量进行修改?如果可以,那是不是违背了const关键字的初衷? 这里再看一个样例代码:
int main(void)
{
const int a = ;
const int *p = &a;
int *q = const_cast<int*>(p); cout<<&a<<endl;
cout<<p<<endl;
cout<<q<<endl; cout<<*q<<endl;
*q = ;
cout<<*p<<endl;
cout<<a<<endl;
return ;
}
a是一个const变量,p是一个const指针指向a,q通过const_cast强制类型转换p得到一个非const指针。
直接贴出程序结果,再进行分析:
结果可以看到,&a,p,q的值都是相同的,证明p和q指针都正确指向了a的地址单元。接下来输出*q,为a的原值5,再对*q进行了修改,输出*p,结果为成功修改后的6。但最后输出a变量,发现a变量依然为原值5。
结论很明显了:对于const变量,仍然不能够修改它本身的值,这是限定符自身的约束。
三、reinterpret_cast
关于reinterpret_cast,感觉更比较贴合旧式的强制类型转换。举个例子:
int a = ;
char *q = reinterpret_cast<char*>(&a);
cout<<*q<<endl;
上述对于static_cast的使用,需要对&a转换为void*才能够进行,但使用reinterpret_cast则可以直接进行转换。reinterpret_cast本质上依赖于机器。
四、dynamic_cast
关于dynamic_cast,用法比较丰富,会再之后进行讨论。
结论:对于一条强制类型转换的语句,都应该反复斟酌是否能用其他方式来实现相同的目标,就算实在无法避免,也应用尽量限制类型转换值的作用域,并记录对相关类型的所有假定,这样可以减少错误发生的机会。
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