三年前有场笔试,(注:三年前我在blog.csdn.net上发表过一篇同样标题的文章,本想直接转过来,但发现其中很多不妥之处,因此重写)其中碰到一道题目,让我列举C++中的四种cast的转换分别是什么,有何作用,并举例说明,我虽然早知道C++有四种cast转换,但平常使用非常少也就没注意,所以那题我是没做出来,回来后打算对C++的这些类型转换方法进行小结,我做了许多实验,于是有此文,希望对你有些帮助。
下文中的“常规类型”指的是int、double、float、bool……这些非结构化类型,也就是不包括struct和class类型。“旧式转换”指的是C语言风格的“(NewType)(Val)”方式的转换。
1、指针=>常规类型
比如我们需要打印一个指针的值(它指向的地址)的时候,我们指针直接转换为整数,用printf输出个16进制的地址。我们可以用旧式转换,或者reinterpret_cast,其它转换都是不可以的。
CIndepend oIndepend;
CIndepend * pIndepend = &oIndepend;
unsigned char cTest= (unsigned char )pIndepend;
unsigned short sTest = (unsigned short )pIndepend;
unsigned int iTest = (unsigned int )pIndepend;
在32位系统中,指针其实是个32位的无符号整型,要正常输出指针的值,正确做法是把它转换为一个无符号32位整形数输出(有符号的可能导致输出不正确),如果转换为一个16位的,或者8位的,那将丢失数据,当然了,前面这段代码不会出现任何error和warning,你知道你在干什么即可。刚说了,我们除了旧式转换还可以用reinterpret_cast,于是上面的代码可以这样写:
unsigned char cTest= reinterpret_cast<unsigned char >(pIndepend);
unsigned short sTest = reinterpret_cast<unsigned short>(pIndepend);
unsigned int iTest = reinterpret_cast<unsigned int>(pIndepend);
也是没有任何问题的,运行效果一样,那我们能不能把指针转换为浮点型呢?这样:
float fTest = reinterpret_cast<float>(pIndepend);
double dTest = reinterpret_cast<double>(pIndepend);
不行,你试试看就知道了,你会得到这样的编译错误:
error C2440: 'reinterpret_cast' : cannot convert from 'class CIndepend *' to 'float'
There is no context in which this conversion is possible
error C2440: 'reinterpret_cast' : cannot convert from 'class CIndepend *' to 'double'
There is no context in which this conversion is possible
其实将指针转换为浮点数这种做法就很怪异嘛,你不觉得吗?这样有什么用啊?不过你一定要这样干的话也不是没有办法,看代码:
float fTest = reinterpret_cast<float &>(pIndepend);
double dTest = reinterpret_cast<double &>(pIndepend);
加个小小的“&”符号就可以了,C++会不顾一切地把pIndepend这个变量当作一个float和double,把指针的值“理解”为float和double,当然,这样获得的浮点数的值是没什么实际意义的,因为指针的值是32位无符号整型,而浮点数有它自己特定的格式,这么一转换就牛头不对马嘴。你还可以这样写:
float fTest = (float &)pIndepend;
double dTest = (double &)pIndepend;
效果一样,得到的也是无意义的值。
2、常规类型=>指针
就是反过来罗,可能不说大家都能猜到结果了。把常规类型转换为指针有什么用呢?可能有点用,比如我们在某些特殊的场合要求一个指针指向一个特别的地址,这时候我们可以直接给指针赋个值,当然了,这个值应该是整型:
CIndepend * pIndepend;
char cVal = 1;
short sVal = 2;
int iVal = 3;
pIndepend = (CIndepend *)cVal;
pIndepend = (CIndepend *)sVal;
pIndepend = (CIndepend *)iVal;
这样是没问题的,那浮点数呢?——又来了,浮点数转换为指针?这怎么算啊?显然这是不行的,如果真的需要“转换”,那就先把浮点数转换为整型,然后再赋值给指针吧。这个时候,dynamic_cast和static_cast都是不行的。
3、基本类型转换
比如int转换为float,char转变为short,很多时候我们都“默认”了这种转换,即使没有显式指定用旧式转换还是static_cast。在这种类型的转换中,旧式转换和static_cast的表现非常地类似:
double dVal = 5.0;
char cVal = static_cast<char>(dVal);
short sVal = static_cast<short>(dVal);
int iVal = static_cast<int>(dVal);
cVal = (char)(dVal);
sVal = (short)(dVal);
iVal = (int)(dVal);
而dynamic_cast还是不可行,那……reinterpret_cast呢?不妨试试看:
double dVal = 5.0;
char cVal = reinterpret_cast<char>(dVal);
short sVal = reinterpret_cast<short>(dVal);
int iVal = reinterpret_cast<int>(dVal);
一编译,就出下面的错误:
error C2440: 'reinterpret_cast' : cannot convert from 'double' to 'char'
Conversion is a valid standard conversion, which can be performed implicitly or by use of static_cast, C-style cast or function-style cast
error C2440: 'reinterpret_cast' : cannot convert from 'double' to 'short'
Conversion is a valid standard conversion, which can be performed implicitly or by use of static_cast, C-style cast or function-style cast
error C2440: 'reinterpret_cast' : cannot convert from 'double' to 'int'
Conversion is a valid standard conversion, which can be performed implicitly or by use of static_cast, C-style cast or function-style cast
说这是个有效标准转换,请使用static_cast或者C风格的旧式转换。reinterpret_cast不是号称最宽松的转换么?怎么不行了?你一定要它行也是没问题的,和前面的那样,加个“&”符号:
char cVal = reinterpret_cast<char &>(dVal);
short sVal = reinterpret_cast<short &>(dVal);
int iVal = reinterpret_cast<int &>(dVal);
但结果并不是你想要的结果,因为这样reinterpret_cast会不管三七二十一,直接把dVal的东西当作是一个char,short和int,很明显,double是有一定的格式的,将double直接“理解”为char,short或者int一定会有问题。
4、class的转换
上一节说的是基本类型,那对于类呢?一个类直接转换为另一个类,这看起来确实有些荒谬,不过强大而灵活的C++却偏偏允许了这种行为。看代码:
class CBase
{
public:
CBase(){};
int m_iBase;
};
class CIndepend
{
public:
CIndepend(){};
int m_iIndepend;
};
int main(int argc, char* argv[])
{
CBase oBase;
CIndepend oIndepend = reinterpret_cast<CIndepend &>(oBase);
return 0;
}
居然编译过去了,运行貌似也没什么问题,当然转换过程和前面的差不多,就是把oBase理解为一个CIndepend对象,这个赋值运算执行“位拷贝”,这种方式的转换在实际中是碰不到的,起码我想不出有什么理由使用它。这种情况下,其它的转换方式都是不可行的。
5、class=>指针 or 指针=>class
这种行为更怪异,class直接理解为指针?这其实是不可行的,跟前面提到的浮点数转换为指针一样,如果实在需要,就把class转变为整型,然后整型转换为指针:
CIndepend * pIndepend = reinterpret_cast<CIndepend *>(reinterpret_cast<unsigned int &>(oBase));
可这……这啥意思呢?哈哈,别问我。反过来,指针转换为class恐怕也令人费解:
CDerived oDerived;
CDerived *pDerived = &oDerived;
CIndepend oIndepend = reinterpret_cast<CIndepend &>(pDerived);
能担当起这种怪异的工作的,唯reinterpret_cast是也,这样会产生什么后果呢?指针是个32位无符号整型,将它强制理解为一个CIndepend,然后作位拷贝,理所当然,oIndepend的值会被改变,而且还有访问越界的风险,导致内容混乱甚至程序崩溃。
6、指针之间的转换
前面一直没提起的一种转换就是dynamic_cast,因为它是最为严格的一种转换,它只能完成指针到指针的转换,而且还有限制。看这个:
CDerived oDerived;
CDerived *pDerived = &oDerived;
CIndepend *pIndepend = dynamic_cast<CIndepend *>(pDerived);
编译出错了:
error C2683: dynamic_cast : 'CDerived' is not a polymorphic type
D:\work\CastTest\CastTest.cpp(13) : see declaration of 'CDerived'
因为CDerived和CIndepend没有继承关系,把dynamic_cast换成static_cast还是不行的,会出另外一个错:
error C2440: 'static_cast' : cannot convert from 'class CDerived *' to 'class CIndepend *'
Types pointed to are unrelated; conversion requires reinterpret_cast, C-style cast or function-style cast
编译器说这是没有关系的两个指针,应该用reinterpret_cast或者C风格的旧式转换,再看:
//CDerived是CBase的子类
CBase oBase;
CBase *pBase = &oBase;
CDerived *pDerived = dynamic_cast<CDerived *>(pBase);
基类指针转换为子类指针,行不行呢?出错,错误跟刚才的一样,记住,dynamic_cast仅仅可以把子类指针转换为基类指针,别的都不行!上面这段代码如果不用dynamic_cast,而是用static_cast,就能编译通过,static_cast的要求来得比较宽松。
OK,到这里为止,大家都知道什么时候用什么转换是可以的了,问题是C++为什么搞出怎么多转换出来呢?我想很大程度上是兼顾了安全性和灵活性,要想安全,class指针的转换就使用dynamic_cast;一般情况下我们认为,static_cast也是安全的;C风格的旧式转换则灵活一些,它允许任意类型指针之间的转换;而reinterpret_cast就更加了,什么乱七八糟都可以。那从功能强弱上排个序,我想从强到弱应该是:reinterpret_cast,旧式转换,static_cast,dynamic_cast。
Oh,还有一种转换,差点忘了,就是const_cast,不过这种转换比较特别,可以独立开来,它的功能就是去除一个变量的const属性,也就是说,允许修改常量的值,哈哈,修改常量的值?既然要修改常量的值,那为什么还要声明它为常量?——这也是C++灵活的一个体现。不过const_cast其实有个问题,有时候它并不能真正改变一个常量的值,关于这个,在我的另一篇博文中有讲述,此文还在csdn.net,晚些时候移过来,我再给个链接。