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 = 1;
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 = 1;
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 0;
}

int main(void)
{
    const int a = 1;
    func(a);
    return 0;
}

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 0;
}

int main(void)
{
    const int a = 1;
    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 = 5;
    const int *p = &a;
    int *q = const_cast<int*>(p);
    
    cout<<&a<<endl;
    cout<<p<<endl;
    cout<<q<<endl;

    cout<<*q<<endl;
    *q = 6;
    cout<<*p<<endl;
    cout<<a<<endl;
    return 0;
}

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 = 1;
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。

原文地址:https://www.cnblogs.com/scu-cjx/p/8758512.html