泛型(Generic Types)
float f = 12.3;
float* pf = &f;
// static cast<> // 成功编译, n = 12 int n = static_cast(f); // 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) //int* pn = static_cast(pf);
//成功编译
void* pv = static_cast(pf);
//成功编译, 但是 *pn2是无意义的内存(rubbish)
int* pn2 = static_cast(pv);// reinterpret_cast<>
//错误,编译器知道你应该调用static_cast<>
//int i = reinterpret_cast(f);
//成功编译, 但是 *pn 实际上是无意义的内存,和 *pn2一样
int* pi = reinterpret_cast(pf);
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简而言之,static_cast<> 将尝试转换,举例来说,如从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:
class CBaseX
{
public:
int x;
CBaseX() { x = 10; }
void foo() { printf("CBaseX::foo() x=%d\n", x); }
};
class CBaseY
{
public:
int y;
int* py;
CBaseY() { y = 20; py = &y; }
void bar() { printf("CBaseY::bar() y=%d, *py=%d\n", y, *py); }
};
class CDerived : public CBaseX, public CBaseY
{
public:
int z;
};
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情况1:两个无关的类之间的转换
// CBaseX* 和 CBaseY*之间的转换
CBaseX* pX = new CBaseX();
// 错误, 类型指向是无关的
// CBaseY* pY1 = static_cast(pX);
// 成功编译, 但是 pY2 不是CBaseX
CBaseY* pY2 = reinterpret_cast(pX);
// 系统崩溃!!
pY2->bar();
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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
1. CDerived* pD = new CDerived();
2. printf("CDerived* pD = %x\n", (int)pD);
// static_cast<> CDerived* -> CBaseY* -> CDerived* //成功编译,隐式static_cast<>转换
3. CBaseY* pY1 = pD;
4. printf("CBaseY* pY1 = %x\n", (int)pY1);
// 成功编译, 现在 pD1 = pD 5. CDerived* pD1 = static_cast(pY1);
6. printf("CDerived* pD1 = %x\n", (int)pD1);
// reinterpret_cast
// 成功编译, 但是 pY2 不是 CBaseY*
7. CBaseY* pY2 = reinterpret_cast(pD);
8. printf("CBaseY* pY2 = %x\n", (int)pY2);
// 无关的 static_cast<>
9. CBaseY* pY3 = new CBaseY();
10. printf("CBaseY* pY3 = %x\n", (int)pY3);
// 成功编译,尽管 pY3 只是一个 "新 CBaseY()"
11. CDerived* pD3 = static_cast(pY3);
12. printf("CDerived* pD3 = %x\n", (int)pD3);
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---------------------- 输出 ---------------------------
CDerived* pD = 392fb8
CBaseY* pY1 = 392fbc
CDerived* pD1 = 392fb8
CBaseY* pY2 = 392fb8
CBaseY* pY3 = 390ff0
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。
CDerived* pD = new CDerived();
printf("CDerived* pD = %x\n", (int)pD);
CBaseY* pY = pD; // 成功编译, pY = pD + 4
printf("CBaseY* pY = %x\n", (int)pY);
void* pV1 = pY; //成功编译, pV1 = pY
printf("void* pV1 = %x\n", (int)pV1);
// pD2 = pY, 但是我们预期 pD2 = pY - 4
CDerived* pD2 = static_cast(pV1);
printf("CDerived* pD2 = %x\n", (int)pD2);
// 系统崩溃
// pD2->bar();
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---------------------- 输出 ---------------------------
CDerived* pD = 392fb8
CBaseY* pY = 392fbc
void* pV1 = 392fbc
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*。