在C++中,static_cast
, dynamic_cast
和reinterpret_cast
都可用于类型转换,它们在具体使用时有什么区别?此外,更为重要的是,为什么不推荐使用强制类型转换?
1. static_cast
static_cast
是静态类型转换,“静态”一词是指在程序编译期间完成类型的转换,这应该是平时使用最多的类型转换。例如,将一个浮点数转化为整数,就可以使用static_cast
:
float a = 10.5;
int b = static_cast<int>(a);
2. dynamic_cast
dynamic_cast
是动态类型转换,“动态”一词是指在程序运行期间完成类型的转换,如果转换失败且转换的目标类型是指针,则返回一个空指针;如果转换失败且转换的目标类型是引用,则会抛出std::bad_cast
异常。
动态类型转换与C++的多态有关,常用于基类与子类指针或引用的转换,且基类中至少要有一个虚函数。例如:
class Base {
virtual void f();
};
class Derived : public Base {
void f() override;
};
Derived* ptr = new Derived();
Base* ptrBase = dynamic_cast<Base*>(ptr);
当然,这个例子并没有很好地展示出dynamic_cast
的功能,文章最后有一个例子展示了需要使用dynamic_cast
的情形。
3. reinterpret_cast
reinterpret的意思是“重新解释”,它不会改变任何底层的数据,而是告诉编译器应该把当前数据当作哪种类型。例如,有一个指向整数的指针,你可以使用reinterpret_cast
将其转化为一个指向浮点数的指针:
int a = 10;
float* ptrB = reinterpret_cast<float*>(&a);
转换完成后,没有任何数据被改变,只是ptrB之后会被编译器当作一个指向浮点数的指针,这种感觉有点像C语言中的union
. 可以看出,这种转换更偏向底层,使用时一定要小心。
当然,既然存在这一转换,就一定有它的用处。例如,在OpenGL中,可以将一个指针传递到窗口:
class App {
...
};
App* app1 = new App();
glfwSetWindowUserPointer(app1);
函数glfwSetWindowUserPointer
的参数是void*
类型的指针,可以通过函数glfwGetWindowUserPointer
获取这个指针,获取到的指针类型也是void*
,但我们已经知道它必然是一个App*
类型的指针,此时可以使用reinterpret_cast
将其转换回来:
void* ptr = glfwGetWindowUserPointer();
App* app1 = reinterpret_cast<App*>(ptr);
4. 强制类型转换
C语言中,可以通过(T)x
将x
转换为类型T
,C++中也支持这种写法,这种写法被称为强制类型转换。它有什么问题呢?请看下面这个例子:
我们首先定义类Human
:
class Human {
protected:
int mAge; // 年龄
public:
virtual void say() {
std::cout << "I'm a human.\n";
}
};
这个类表示人类,它有一个成员mAge
,表示人类的年龄;还有一个虚函数say
, 此函数会输出一句话。
接下来定义类Man
, 这个类继承自Human
类:
class Man : public Human {
public:
Man(int age) {
mAge = age;
}
void say() override {
std::cout << "I'm a man.\n";
}
void howOld() {
std::cout << "I'm " << mAge << " now.\n";
}
};
这个类表示男人。其中,虚函数say
被重载,此外还有一个成员函数howOld
, 输出当前的年龄。
最后定义类Woman
, 同样继承自Human
类:
class Woman : public Human {
public:
Woman(int age) {
mAge = age;
}
void say() override {
std::cout << "I'm a woman.\n";
}
};
这个类表示女人。它只重载了虚函数say
, 并没有提供howOld
方法(因为女性的年龄不会轻易告诉别人)。
我们在main
函数中创建一个指向Woman
对象的指针,并尝试通过指针访问howOld
方法:
int main() {
auto pWoman = new Woman(32);
pWoman->howOld();
}
这段代码应当会报错,因为Woman
类没有howOld
方法。以下是博主使用g++编译时输出的报错信息:
error: 'class Woman' has no member named 'howOld'
但如果我们将指针pWoman
强制转换为Man*
类型的指针呢?代码如下:
int main() {
auto pWoman = new Woman(32);
((Man*)pWoman)->howOld();
}
令人诧异的是,这段代码可以正常运行,输出如下:
I'm 32 now.
使用强制类型转换后,竟然输出了女性的年龄,这真的是太糟糕了!
我们不妨使用static_cast
转换试试:
int main() {
auto pWoman = new Woman(32);
(static_cast<Man*>(pWoman))->howOld();
}
这段代码会在编译时报错:
error: invalid 'static_cast' from type 'Woman*' to type 'Man*'
再使用dynamic_cast
试试:
int main() {
auto pWoman = new Woman(32);
(dynamic_cast<Man*>(pWoman))->howOld();
}
代码可以编译成功,但运行时会出错,因为类型转换失败,dynamic_cast
会返回一个空指针。对返回值加以判断,程序就可以正常运行了:
int main() {
auto pWoman = new Woman(32);
auto pMan = dynamic_cast<Man*>(pWoman);
if (pMan) {
pMan->howOld();
}
else {
std::cout << "convert failed.\n";
}
}
运行后,程序输出如下:
convert failed.
最后使用reinterpret_cast
试试:
int main() {
auto pWoman = new Woman(32);
(reinterpret_cast<Man*>(pWoman))->howOld();
}
编译后,程序输出如下:
I'm 32 now.
从这个例子中,可以看出不同类型转换方式的区别。最后,展示一个使用dynamic_cast
的例子:
void howOldAreYou(Human* pHuman) {
Man* pMan = dynamic_cast<Man*>(pHuman);
if (pMan) {
pMan->howOld();
}
else {
std::cout << "My age is a secret.\n";
}
}
int main() {
Man* p1 = new Man(23);
Woman* p2 = new Woman(35);
howOldAreYou(p1);
howOldAreYou(p2);
}
程序输出为:
I'm 23 now.
My age is a secret.
标签:Woman,dynamic,pWoman,cast,static,howOld,指针
From: https://www.cnblogs.com/overxus/p/17991592