以下各项的正确用途是什么:
静态铸造动态铸造常量_成本重新解释(_C)(type)值(C样式转换)类型(值)(函数样式转换)
如何决定在哪些特定情况下使用哪一种?
以下各项的正确用途是什么:
静态铸造动态铸造常量_成本重新解释(_C)(type)值(C样式转换)类型(值)(函数样式转换)
如何决定在哪些特定情况下使用哪一种?
当前回答
虽然其他答案很好地描述了C++转换之间的所有差异,但我想补充一点,为什么不应该使用C样式转换(Type)var和Type(var)。
对于C++初学者来说,C风格的强制转换看起来像是C++强制转换的超集操作(static_cast<>()、dynamic_cast<<()、const_cast<>()、reinterpret_cast<>(。事实上,C样式转换是超集,编写起来更短。
C风格转换的主要问题是它们隐藏了开发人员转换的真实意图。C样式强制转换几乎可以执行所有类型的强制转换,从static_cast<>()和dynamic_cast<>()执行的通常安全的强制转换到const_cast<()等潜在的危险强制转换,其中可以删除const修饰符,以便可以修改const变量并重新解释cast<>(,甚至可以将整数值重新解释为指针。
这是样品。
int a=rand(); // Random number.
int* pa1=reinterpret_cast<int*>(a); // OK. Here developer clearly expressed he wanted to do this potentially dangerous operation.
int* pa2=static_cast<int*>(a); // Compiler error.
int* pa3=dynamic_cast<int*>(a); // Compiler error.
int* pa4=(int*) a; // OK. C-style cast can do such cast. The question is if it was intentional or developer just did some typo.
*pa4=5; // Program crashes.
C++转换被添加到语言中的主要原因是为了让开发人员明确自己的意图——为什么要进行转换。通过使用在C++中完全有效的C样式转换,您的代码可读性降低,更容易出错,尤其是对于其他没有创建代码的开发人员。因此,为了使代码更加可读和明确,您应该始终倾向于C++转换而不是C样式转换。
这是Bjarne Stroustrup(C++的作者)的书《C++编程语言》第四版第302页的一段简短引用。
这种C样式转换比命名的转换运算符更危险因为在大型程序中很难发现这种符号,而且程序员想要进行的转换也不明确。
其他回答
如果你了解一点内部情况,可能会有所帮助。。。
静态铸造
C++编译器已经知道如何在浮点到整型等缩放器类型之间进行转换。请对它们使用static_cast。当您要求编译器从类型A转换为B时,static_cast调用B的构造函数,将A作为参数传递。或者,A可以有一个转换运算符(即A::运算符B())。如果B没有这样的构造函数,或者A没有转换运算符,那么就会出现编译时错误。如果A和B位于继承层次结构(或void)中,则从A*到B*的强制转换总是成功的,否则会出现编译错误。Gotcha:若将基指针强制转换为派生指针,但若实际对象不是真正的派生类型,那个么就不会出现错误。你得到了错误的指针,很可能在运行时出现了segfault。A&到B&也是如此。Gotcha:从派生到基础或反之亦然,创建新副本!对于来自C#/Java的人来说,这可能是一个巨大的惊喜,因为结果基本上是从Derived创建的一个截断对象。
动态铸造
dynamiccast使用运行时类型信息来确定强制转换是否有效。例如,如果指针实际上不是派生类型,(Base*)到(Derived*)可能会失败。这意味着,dynamic_cast与static_cast相比非常昂贵!对于A*到B*,如果强制转换无效,则dynamic_cast将返回nullptr。对于A&toB&,如果强制转换无效,则dynamic_cast将抛出bad_cast异常。与其他强制转换不同,存在运行时开销。
常量_成本
虽然static_cast可以从非常量转换为常量,但它不能反过来。const_cast可以实现这两种方式。其中一个方便的例子是迭代一些容器,比如set<T>,它只将元素作为常量返回,以确保不更改其键。然而,若您的意图是修改对象的非键成员,那个么应该可以。您可以使用const_cast来删除常量。另一个例子是当您想要实现T&SomeClass::foo()以及常量T&SomeClass::foo)const时。为了避免代码重复,可以将const_cast应用于从一个函数返回另一个函数的值。
重新解释(_C)
这基本上意味着在这个内存位置取这些字节,并将其视为给定的对象。例如,您可以将4字节的float加载到4字节的int,以查看float中的位的外观。显然,如果数据不适合该类型,您可能会得到segfault。此强制转换没有运行时开销。
reinterpret_cast的好特性(其他答案中没有提到)是它允许我们为函数类型创建一种void*指针。通常,对于对象类型,使用static_cast检索存储在void*中的指针的原始类型:
int i = 13;
void *p = &i;
auto *pi = static_cast<int*>(p);
对于函数,我们必须使用reinterpret_cast两次:
#include<iostream>
using any_fcn_ptr_t = void(*)();
void print(int i)
{
std::cout << i <<std::endl;
}
int main()
{
//Create type-erased pointer to function:
auto any_ptr = reinterpret_cast<any_fcn_ptr_t>(&print);
//Retrieve the original pointer:
auto ptr = reinterpret_cast< void(*)(int) >(any_ptr);
ptr(7);
}
使用reinterpret_cast,我们甚至可以为指向成员函数的指针获得类似类型的void*指针。
与普通的void*和static_cast一样,C++保证ptr指向print函数(只要我们将正确的类型传递给reinterpret_cast)。
除了到目前为止的其他答案之外,这里有一个不明显的例子,其中static_cast不够,因此需要重新解释cast。假设有一个函数在输出参数中返回指向不同类(不共享公共基类)对象的指针。此类函数的一个真实示例是CoCreateInstance()(请参阅最后一个参数,实际上是void**)。假设您从这个函数中请求特定的对象类,这样您就可以提前知道指针的类型(这通常是针对COM对象的)。在这种情况下,不能使用static_cast将指向指针的指针转换为void**:您需要重新解释cast<void**>(&yourPointer)。
在代码中:
#include <windows.h>
#include <netfw.h>
.....
INetFwPolicy2* pNetFwPolicy2 = nullptr;
HRESULT hr = CoCreateInstance(__uuidof(NetFwPolicy2), nullptr,
CLSCTX_INPROC_SERVER, __uuidof(INetFwPolicy2),
//static_cast<void**>(&pNetFwPolicy2) would give a compile error
reinterpret_cast<void**>(&pNetFwPolicy2) );
但是,static_cast适用于简单指针(而不是指向指针的指针),因此可以通过以下方式重写上述代码以避免重新解释cast(代价是额外的变量):
#include <windows.h>
#include <netfw.h>
.....
INetFwPolicy2* pNetFwPolicy2 = nullptr;
void* tmp = nullptr;
HRESULT hr = CoCreateInstance(__uuidof(NetFwPolicy2), nullptr,
CLSCTX_INPROC_SERVER, __uuidof(INetFwPolicy2),
&tmp );
pNetFwPolicy2 = static_cast<INetFwPolicy2*>(tmp);
(上面给出了大量的理论和概念解释)
下面是我使用static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast时的一些实际示例。
(也可参考此来理解解释:http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/typecasting/)
静态铸造:
OnEventData(void* pData)
{
......
// pData is a void* pData,
// EventData is a structure e.g.
// typedef struct _EventData {
// std::string id;
// std:: string remote_id;
// } EventData;
// On Some Situation a void pointer *pData
// has been static_casted as
// EventData* pointer
EventData *evtdata = static_cast<EventData*>(pData);
.....
}
dynamic_cast:
void DebugLog::OnMessage(Message *msg)
{
static DebugMsgData *debug;
static XYZMsgData *xyz;
if(debug = dynamic_cast<DebugMsgData*>(msg->pdata)){
// debug message
}
else if(xyz = dynamic_cast<XYZMsgData*>(msg->pdata)){
// xyz message
}
else/* if( ... )*/{
// ...
}
}
常量成本(_C):
// *Passwd declared as a const
const unsigned char *Passwd
// on some situation it require to remove its constness
const_cast<unsigned char*>(Passwd)
重新解释(_C):
typedef unsigned short uint16;
// Read Bytes returns that 2 bytes got read.
bool ByteBuffer::ReadUInt16(uint16& val) {
return ReadBytes(reinterpret_cast<char*>(&val), 2);
}
staticcast是您应该尝试使用的第一个强制转换。它执行类型之间的隐式转换(例如int到float,或指向void*的指针),还可以调用显式转换函数(或隐式转换函数)。在许多情况下,显式声明static_cast是不必要的,但需要注意的是,t(something)语法相当于(t)something,应该避免(稍后将详细介绍)。然而,T(something,something_else)是安全的,并保证调用构造函数。
staticcast还可以通过继承层次结构进行转换。当向上转换(向基类)时,这是不必要的,但当向下转换时,只要不通过虚拟继承进行转换,就可以使用它。但是,它不进行检查,并且将层次结构静态转换为实际上不是对象类型的类型是未定义的行为。
const_cast可用于移除或添加常量到变量;没有其他C++转换能够移除它(甚至没有重新解释cast)。需要注意的是,只有当原始变量为常量时,修改以前的常量值才是未定义的;如果使用它来删除对未使用const声明的对象的引用的const,那么它是安全的。例如,当基于常量重载成员函数时,这很有用。它还可以用于向对象添加常量,例如调用成员函数重载。
constcast在volatile上也有类似的作用,尽管这不太常见。
dynamiccast专门用于处理多态性。您可以将指向任何多态类型的指针或引用强制转换为任何其他类类型(多态类型至少有一个声明或继承的虚拟函数)。你可以使用它不仅仅是向下投掷——你可以向侧面投掷,甚至向上投掷另一个链条。dynamic_cast将查找所需的对象,并在可能的情况下将其返回。如果不能,它将在指针的情况下返回nullptr,或者在引用的情况下抛出std::bad_cast。
不过dynamiccast有一些限制。如果继承层次结构中有多个相同类型的对象(所谓的“可怕的钻石”),并且您没有使用虚拟继承,那么它就不起作用。它也只能通过公共继承——它总是无法通过受保护或私人继承。然而,这很少是一个问题,因为这种形式的继承是罕见的。
reinterprecast是最危险的演员,应该非常谨慎地使用。它将一种类型直接转换为另一种类型,例如将值从一个指针转换为另另一个指针,或将指针存储在int中,或其他各种讨厌的事情。在很大程度上,使用reinterpret_cast可以得到的唯一保证是,通常情况下,如果将结果强制转换回原始类型,将得到完全相同的值(但如果中间类型小于原始类型,则不会)。还有许多转换是reinterpret_cast无法完成的。它主要用于特别奇怪的转换和位操作,例如将原始数据流转换为实际数据,或将数据存储在指向对齐数据的指针的低位。
C样式转换和函数样式转换分别是使用(类型)对象或类型(对象)的转换,在功能上是等效的。它们被定义为以下成功的第一个:
常量_成本static_cast(尽管忽略访问限制)static_cast(见上文),然后是const_cast重新解释(_C)重新解释成本,然后常量成本
因此,在某些情况下,它可以用作其他强制转换的替代品,但可能会非常危险,因为它可以转换为重新解释强制转换,当需要显式强制转换时,应首选后者,除非您确定static_cast将成功或重新解释强制。即使如此,也要考虑更长、更明确的选项。
C样式转换在执行static_cast时也会忽略访问控制,这意味着它们能够执行其他转换无法执行的操作。不过,这基本上是一个拙劣的说法,在我看来,这只是避免C型造型的另一个原因。