static

Posted 2020-10-08 王思聪6

类型转换是一种机制，让程序员能够暂时或永久性改变编译器对对象的解释。注意，这并不意味着程序员改变了对象本身，而只是改变了对对象的解释。

在很多情况下，类型转换是合理的需求，可解决重要的兼容问题。因此，程序员经常需要让编译器按其所需的方式解释数据，让应用程序能够成功编译并执行。

 

C++编译器仍需向后兼容以确保遗留代码能够通过编译，因此支持下面这样的语法：int* pBuf = (int *)pString ;

C风格类型转换实际上强迫编译器根据程序员的选择来解释目标对象，强迫编译器遵从自己的意愿。然而，对不希望类型转换破坏其倡导的类型安全的C++程序员来说，这是无法接受的。

 

C++提供了一种新的类型转换运算符，专门用于继承的情形，这种情形在C语言中并不存在。

4个C++类型运算符如下：

static_cast

dynamic_cast

reinterpret_cast

const_cast

 

1、static_cast

①用于相关类型的指针之间的转换

这个相关类型指针是指:具有继承关系的类的指针。

 

static_cast实现了基本的编译阶段检查，确保指针被转换为相关类型。使用static_cast可将指针向上转换为基类类型，也可向下转换为派生类类型。

这改进了C风格类型转换，在C语言中可将指向一个对象的指针转换为完全不相关的类型，而编译器不会报错。（C语言十分自由，而C++对于不同用途的类型转换，会有一些不同的约束）

 

注意：static_cast只验证指针类型是否相关（是否有继承关系类的指针），而不执行任何运行阶段检查。（故称之为静态static转换）

例：

CBase*pBase = new CBase( ) ;

CDerived*pDerived = static_cast<CDerived*>(pBase) ;

由于static_cast只在编译阶段检查转换类型是否相关，而不执行运行阶段检查，因此上面代码能够编译通过，但在运行阶段可能导致意外结果。

 

static_cast 与C风格的类型转换类似，只是static_cast只用于有继承相关性的类的指针。它会对这个关系进行检查。

故：

用static_cast把指向派生类的基类指针 转换为派生类指针，底层的派生类对象不变，指针的值也不变，只是改变了指针的管辖范围。即：只是改变了编译器的解释方式。（基类指针实际上指向的只是派生类中的基类核心）

同理，用static_cast把指向派生类的派生类指针 转换为基类指针，也只是改变了编译器对其的解释方式。（static_cast对与多重继承的指针，有特殊处理）

 

②用于内置数据类型的类型转换

例：

double dPi = 3.14;

int nNum =static_cast<int>(dPi) ;

使用static_cast可让代码阅读者注意到这里使用了类型转换，并指出编译器根据编译阶段可用信息进行了必要的调整，以便执行所需的类型转换。

 

 

2、dynamic_cast

dynamic_cast动态类型转换在运行阶段执行类型转换。可检查dynamic_cast操作的结果以判断类型转换是否成功。

 

dynamic_cast可以把基类指针转换为派生类指针，也可以把派生类指针转换为基类指针。如果转换后可以安全使用，则转换成功，否则其返回NULL。（而static_cast的转换，无法检查转换后的结果是否可以安全使用）

 

若基类指针指向的是基类对象，则把它dynamic_cast为派生类指针，则转换会失败。因为这是不安全的转换。

若基类指针指向的是派生类对象，则把它dynamic_cast为派生类指针，则转换会成功。这是安全的转换。（dynamic_cast比static_cast检查更加严格，但使用范围更小）

 

【注意】dynamic_cast必须要在有虚函数的继承里进行。（static_cast则无此限制）

 

给定一个基类指针，程序员可能不确定，它目前指向哪种类型，这时可使用dynamic_cast在运行时判断其类型，并在安全时使用转换后的指针。

dynamic_cast这种在运行阶段识别对象类型的机制成为 运行阶段类型识别RTTI。

 

关于RTTI

RTTI是Runtime Type Information的缩写，从字面上来理解就是执行期的类型信息，其重要作用就是动态判别执行期的类型。

即：判断基类指针或引用，目前所绑定的类型。

它有两种方法来识别：

①用dynamic_cast类型转换是否成功来识别类型。（dynamic_cast必须要在有虚函数的继承里进行）

 

例：

void fun(CBase* pBase)  
{  
    CDerived* pDerived = dynamic_cast<CDerived*>(pBase) ;  
    if (pDerived != NULL)  
        pDerived->funDerived ;  
    else  
        pDerived->funBase ;  
}  

②用typeid判断基类地址是否一致来识别类型

例：

 

void fun(CBase* pBase)  
{  
    CDerived* pDerived = NULL ;  
    if (typeid(*pBase) == typeid(CDerived))  
    {  
    pDerived = static_cast<CDerived*>(pBase) ;  
    pDerived->funDerived ;  
    }  
    else  
        pDerived->funBase ;  
}  

编译器从类中虚指针指向的虚函数表的前一表项中提取typeid的值。（请看 C++对象模型简介）

 

【一般地讲，能用虚函数解决的问题就不要用“dynamic_cast”，能够用“dynamic_cast”解决的问题就不要用“typeid”。】

 

RTTI破坏了面向对象的纯洁性。

首先，它破坏了抽象。用RTTI检测当前基类指针绑定的类型，这与虚函数提倡的隐藏细节，智能实现多态相违背。

其次，因为运行时类型的不确定性，它把程序变得更脆弱。

第三，它使程序缺乏扩展性。当你在继承关系中加入了一个新类型时，你可能需要修改涉及RTTI的代码。