PS: 今天的又被师兄鄙视英语水平了。。。要发奋!!!
这篇文字要慢慢看,文章逻辑不太好。
介绍
大多程序员在学C++前都学过C,并且习惯于C风格(类型)转换。当写C++(程序)时,有时候我们在使用static_cast<>和reinterpret_cast<>时可能会有点模糊。在本文中,我将说明static_cast<>实际上做了什么,并且指出一些将会导致错误的情况。
泛型(Generic Types)
01.float f = 12.3;
02.
03.float* pf = &f;
04.// static cast<>
05.
06.// 成功编译, n = 12
07.
08.int n = static_cast(f);
09.
10.// 错误,指向的类型是无关的(译注:即指针变量pf是float类型,现在要被转换为int类型)
11.//int* pn = static_cast(pf);
12.
13.//成功编译
14.
15.void* pv = static_cast(pf);
16.
17.//成功编译, 但是 *pn2是无意义的内存(rubbish)
18.
19.int* pn2 = static_cast(pv);
20.// reinterpret_cast<>
21.
22.//错误,编译器知道你应该调用static_cast<>
23.
24.//int i = reinterpret_cast(f);
25.
26.//成功编译, 但是 *pn 实际上是无意义的内存,和 *pn2一样
27.
28.int* pi = reinterpret_cast(pf);
简而言之,static_cast<> 将尝试转换,举例来说,如float-到-integer,而reinterpret_cast<>简单改变编译器的意图重新考虑那个对象作为另一类型。
指针类型(Pointer Types)
指针转换有点复杂,我们将在本文的剩余部分使用下面的类:
01.class CBaseX
02.
03.{
04.
05.public:
06.
07.int x;
08.
09.CBaseX() { x = 10; }
10.
11.void foo() { printf("CBaseX::foo() x=%d\n", x); }
12.
13.};
14.class CBaseY
15.
16.{
17.
18.public:
19.
20.int y;
21.
22.int* py;
23.
24.CBaseY() { y = 20; py = &y; }
25.
26.void bar() { printf("CBaseY::bar() y=%d, *py=%d\n", y, *py);
27.}
28.
29.};
30.class CDerived : public CBaseX, public CBaseY
31.
32.{
33.
34.public:
35.
36.int z;
37.
38.};
情况1:两个无关的类之间的转换
01.// Convert between CBaseX* and CBaseY*
02.
03.// CBaseX* 和 CBaseY*之间的转换
04.
05.CBaseX* pX = new CBaseX();
06.
07.// Error, types pointed to are unrelated
08.
09.// 错误, 类型指向是无关的
10.
11.// CBaseY* pY1 = static_cast(pX);
12.
13.// Compile OK, but pY2 is not CBaseX
14.
15.// 成功编译, 但是 pY2 不是CBaseX
16.
17.CBaseY* pY2 = reinterpret_cast(pX);
18.
19.// System crash!!
20.
21.// 系统崩溃!!
22.
23.// pY2->bar();
正如我们在泛型例子中所认识到的,如果你尝试转换一个对象到另一个无关的类static_cast<>将失败,而reinterpret_cast<>就总是成功“欺骗”编译器:那个对象就是那个无关类。
情况2:转换到相关的类
01.1. CDerived* pD = new CDerived();
02.
03.2. printf("CDerived* pD = %x\n", (int)pD);
04.
05.3.
06.
07.4. // static_cast<> CDerived* -> CBaseY* -> CDerived*
08.
09.//成功编译,隐式static_cast<>转换
10.
11.5. CBaseY* pY1 = pD;
12.
13.6. printf("CBaseY* pY1 = %x\n", (int)pY1);
14.
15.// 成功编译, 现在 pD1 = pD
16.
17.7. CDerived* pD1 = static_cast(pY1);
18.
19.8. printf("CDerived* pD1 = %x\n", (int)pD1);
20.
21.9.
22.
23.10. // reinterpret_cast
24.
25.// 成功编译, 但是 pY2 不是 CBaseY*
26.
27.11. CBaseY* pY2 = reinterpret_cast(pD);
28.
29.12. printf("CBaseY* pY2 = %x\n", (int)pY2);
30.
31.13.
32.
33.14. // 无关的 static_cast<>
34.
35.15. CBaseY* pY3 = new CBaseY();
36.
37.16. printf("CBaseY* pY3 = %x\n", (int)pY3);
38.
39.// 成功编译,尽管 pY3 只是一个 "新 CBaseY()"
40.
41.17. CDerived* pD3 = static_cast(pY3);
42.
43.18. printf("CDerived* pD3 = %x\n", (int)pD3);
01.---------------------- 输出 ---------------------------
02.
03.CDerived* pD = 392fb8
04.
05.CBaseY* pY1 = 392fbc
06.
07.CDerived* pD1 = 392fb8
08.
09.CBaseY* pY2 = 392fb8
10.
11.CBaseY* pY3 = 390ff0
12.
13.CDerived* pD3 = 390fec
注意:在将CDerived*用隐式 static_cast<>转换到CBaseY*(第5行)时,结果是(指向)CDerived*(的指针向后) 偏移了4(个字节)(译注:4为int类型在内存中所占字节数)。为了知道static_cast<> 实际如何,我们不得不要来看一下CDerived的内存布局。
CDerived的内存布局(Memory Layout)
如图所示,CDerived的内存布局包括两个对象,CBaseX 和 CBaseY,编译器也知道这一点。因此,当你将CDerived* 转换到 CBaseY*时,它给指针添加4个字节,同时当你将CBaseY*转换到CDerived*时,它给指针减去4。然而,甚至它即便不是一个CDerived你也可以这样做。
当然,这个问题只在如果你做了多继承时发生。在你将CDerived转换 到 CBaseX时static_cast<> 和 reinterpret_cast<>是没有区别的。
情况3:void*之间的向前和向后转换
因为任何指针可以被转换到void*,而void*可以被向后转换到任何指针(对于static_cast<> 和 reinterpret_cast<>转换都可以这样做),如果没有小心处理的话错误可能发生。
01.CDerived* pD = new CDerived();
02.
03.printf("CDerived* pD = %x\n", (int)pD);
04.CBaseY* pY = pD; // 成功编译, pY = pD + 4
05.
06.printf("CBaseY* pY = %x\n", (int)pY);
07.void* pV1 = pY; //成功编译, pV1 = pY
08.
09.printf("void* pV1 = %x\n", (int)pV1);
10.// pD2 = pY, 但是我们预期 pD2 = pY - 4
11.
12.CDerived* pD2 = static_cast(pV1);
13.
14.printf("CDerived* pD2 = %x\n", (int)pD2);
15.
16.// 系统崩溃
17.
18.// pD2->bar();
01.---------------------- 输出 ---------------------------
02.
03.CDerived* pD = 392fb8
04.
05.CBaseY* pY = 392fbc
06.
07.void* pV1 = 392fbc
08.
09.CDerived* pD2 = 392fbc
一旦我们已经转换指针为void*,我们就不能轻易将其转换回原类。在上面的例子中,从一个void* 返回CDerived*的唯一方法是将其转换为CBaseY*然后再转换为CDerived*。
但是如果我们不能确定它是CBaseY* 还是 CDerived*,这时我们不得不用dynamic_cast<> 或typeid[2]。
注释:
1. dynamic_cast<>,从另一方面来说,可以防止一个泛型CBaseY* 被转换到CDerived*。
2. dynamic_cast<>需要类成为多态,即包括“虚”函数,并因此而不能成为void*。
参考:
1. [MSDN] C++ Language Reference -- Casting
2. Nishant Sivakumar, Casting Basics - Use C++ casts in your VC++.NET programs
3. Juan Soulie, C++ Language Tutorial: Type Casting