标准C++中的cast

news2024/11/13 3:25:20

在 C++ 中，有四种主要的类型转换操作符：reinterpret_cast、const_cast、static_cast 和 dynamic_cast。每种操作符都有其特定的用途和适用场景。下面分别介绍这四种类型转换操作符及其用法：

1. `reinterpret_cast`

reinterpret_cast 是最底层的类型转换操作符，它允许你直接改变指针或引用的类型，而不考虑类型之间的关系。它的主要用途包括：

指针类型之间的转换：将一个指针转换为另一个不同类型的指针。
指针与整数之间的转换：将指针转换为整数类型，或反之。
函数指针之间的转换：将一个函数指针转换为另一个具有不同签名的函数指针。

示例：

int main() {
    int x = 42;
    int* p = &x;
    char* pc = reinterpret_cast<char*>(p); // 将 int* 转换为 char*

    std::cout << "Original: " << p << ", Casted: " << pc << std::endl;

    return 0;
}

2. `const_cast`

const_cast 用于添加或移除变量的 const 或 volatile 属性。这是唯一一个可以改变变量常量性的操作符。

示例：

void print(int* p) {
    *p = 10; // 修改指针所指向的值
}

int main() {
    const int x = 42;
    const int* p = &x;
    int* non_const_p = const_cast<int*>(p); // 移除 const 属性

    print(non_const_p); // 修改 x 的值

    std::cout << "x: " << x << std::endl; // 输出可能未定义

    return 0;
}

3. `static_cast`

static_cast 是一种通用的类型转换操作符，主要用于以下几种情况：

基本类型之间的转换：如 int 到 double 的转换。
派生类指针/引用到基类指针/引用的转换：这是安全的，因为派生类对象可以被视为基类对象。
基类指针/引用到派生类指针/引用的转换：这是不安全的，如果基类指针实际上不是派生类对象的指针，则会导致未定义行为。
枚举类型之间的转换。
指针与 void* 之间的转换。

示例：

int main() {
    double d = 3.14;
    int i = static_cast<int>(d); // 将 double 转换为 int

    std::cout << "i: " << i << std::endl;

    return 0;
}

4. `dynamic_cast`

dynamic_cast 主要用于多态类型之间的安全转换，特别是在涉及继承层次结构时。它可以用于以下几种情况：

基类指针/引用到派生类指针/引用的转换：如果转换成功，返回派生类指针；如果失败，返回 nullptr（对于指针）或抛出 std::bad_cast 异常（对于引用）。
虚基类指针/引用之间的转换。

示例：

class Base {
public:
    virtual ~Base() {}
};

class Derived : public Base {
public:
    void derivedFunc() { std::cout << "Derived function" << std::endl; }
};

int main() {
    Base* base = new Derived();
    Derived* derived = dynamic_cast<Derived*>(base);

    if (derived) {
        derived->derivedFunc(); // 成功转换
    } else {
        std::cout << "Conversion failed" << std::endl;
    }

    delete base;
    return 0;
}