reinterpret

Posted 2020-10-08 王思聪6

 

reinterpret意为“重新解释”

reinterpret_cast是C++中与C风格类型转换最接近的类型转换运算符。它让程序员能够将一种对象类型转换为另一种，不管它们是否相关。

reinterpret_cast用在任意指针（或引用）类型之间的转换；以及指针与足够大的整数类型之间的转换；从整数类型（包括枚举类型）到指针类型，无视大小。

（所谓"足够大的整数类型",取决于操作系统的参数，如果是32位的操作系统，就需要整形（int）以上的；如果是64位的操作系统，则至少需要长整形（long）。具体大小可以通过sizeof运算符来查看）。

【注意】reinterpret_cast不能用于内置类型之间的转换，只能用于不同指针之间的转换。

CBase* pBase = new CBase( ) ;  
CDerived* pDerived = reinterpret_cast<CDerived*>(pBase) ;  

这种类型转换实际上是强制编译器接受static_cast通常不允许的类型转换，它并没有改变指针值的二进制表示，只是改变了编译器对源对象的解释方式。

【应尽量避免使用reinterpret_cast】

 

reinterpret_cast  VS  static_cast

static_cast主要管：有继承关系类的指针和内置数据类型的转换（和C的内置类型转换规则一致，可能改变底层的位，也可能不改变）。

reinterpret_cast主要管：所有指针(引用)之间的转换

 

在它们管理的交叉点处——有继承关系的指针的转换，处理方式有所不同。

 

static_cast和reinterpret_cast的区别主要在于多重继承

 

class A  
{  
public:  
    int m_a;  
};  
class B  
{  
public:  
    int m_b;  
};  
class C : public A, public B {};  
  
C c;  
printf("%p, %p, %p", &c, reinterpret_cast<B*>(&c), static_cast <B*>(&c));  

 

前两个的输出值是相同的，最后一个则会在原基础上偏移4个字节。

这是因为static_cast计算了父子类指针转换的偏移量，并将之转换到正确的地址（c里面有m_a,m_b，转换为B*指针后指到m_b处），而reinterpret_cast却不会做这一层转换。

 

reinterpret_cast  VS  const_cast

reinterpret_cast不能像const_cast那样去除const修饰符。

int main()   
{  
    typedef void (*FunctionPointer)(int);  
    int value = 21;  
    const int* pointer = &value;  
      
    int * pointer_r = reinterpret_cast<int*> (pointer); //编译报错  
      
    FunctionPointer funcP = reinterpret_cast<FunctionPointer> (pointer);  
}  

reinterpret_cast只能改变指针(或引用)的解释方式，不能把其上的const锁转换掉。

 

 

const_cast

const_cast让程序员能够关闭对象的访问修饰符const。

在理想的情况下，程序员将经常在正确的地方使用关键字const。

但是现实世界，经常可以看到该使用const的地方没有使用。

这样，在外部函数中调用类中的这些成员函数，可能会报错。

 

 

CSomeClass  
{  
public:  
    ….  
    void DisplayMember( ) ;  
};  
void DisplayAllData( const CSomeClass& mData )  
{  
    mData.DisplayMembers ( ) ; //编译报错  
}  

为什么会编译报错？

因为DisplayMembers为普通的成员函数，故DisplayMembers成员函数中隐藏的this指针，会被编译器设置为CSomeClass* this。而mData是被const修饰的，mData.DisplayMembers ( ) ;即是DisplayMembers ( &mData); 这样，实参和形参类型不一致，编译器会报错。

 

如何修改这一问题？

①把函数列表上mData前的const去掉。

这样，使代码的安全性降低，其后的代码可能会修改mData中的值。

②在成员函数DisplayMembers前添上const。

这样固然最好，但是如果CSomeClass是第三方的类，我们没有其源代码，那怎么办？

③使用const_cast把mData上的const锁暂时去掉。

void DisplayAllData( const CSomeClass& mData )  
{  
    CSomeClass& refData = const_cast< CSomeClass &>(mData) ;  
    refData.DisplayMembers ( ) ;   
}  

另外：const_cast也可用于指针。

void DisplayAllData( const CSomeClass* pData )  
{  
    CSomeClass*  pCastedData = const_cast< CSomeClass *>( pData) ;  
    pCastedData ->DisplayMembers ( ) ;   
} 

C++类型转换符存在的问题：

static_cast的用途可用C风格类型转换进行处理，且更简单。

例：

double dPi = 3.14 ;  
int num1 = static_cast<int>(dPi) ;  
int num2 = (int)dPi ;  
  
CDerived* pDerived1 = static_cast<CDerived*>(pBase) ;  
CDerived* pDerived2 = (CDerived*)pBase ;  

故，Bjarne Stroustrup说：“由于static_cast如此拙劣且难以输入，因此您在使用它之前很可能会三思。这很不错，因为类型转换在现代C++中是最容易避免的。”

因此，在现代C++中，除dynamic_cast外的类型转换都是可以避免的。

仅当需要满足遗留应用程序需求时，才需要使用其它类型转换运算符。在这种情况下，程序员通常倾向于使用C风格类型转换而不是使用C++类型转换运算符。

 

重要的是，应尽量避免使用类型转换，而一旦使用类型转换，务必要知道幕后发生的情况。

 

关于隐式转换：

例：

#include <iostream>  
  
using namespace std ;  
  
class A  
{  
    int m_nA ;  
};  
class B  
{  
    int m_nB;  
};  
class C : public A, public B  
{  
    int m_nC;  
};  
  
int main(void)  
{  
    C* pC = new C ;  
    B* pB = dynamic_cast<B*>(pC) ;  
    A* pA = dynamic_cast<A*>(pC) ;  
       
    if ( pC==pB )  
        cout << “equal” << endl ;  
    else  
        cout << “not equal” << endl ;  
  
    if ( (int)pC == (int)pB )  
        cout << “equal” <<endl ;  
    else  
        cout << “not equal” << endl ;  
  
    return 0 ;  
}  
//程序输出如下：  
//equal  
//not equal  

if ( pC == pB )这里两端数据类型不同，比较时需要进行隐式类型转换。( pC == pB )相当于：pC == (C*)pB ;

pB实际上指向的地址是对象C中的子类B的部分，从地址上跟pC不一样，所以直接比较地址数值的时候是不相同的。故 (int)pC 与(int)pB 不同。

 

但是：(C*)pB相当于static_cast<C*>(pB)

它们计算了父子类指针转换的偏移量，并将之转换到正确的地址（c里面有m_a,m_b，转换为B*指针后指到m_b处）

[请参考这里——C++对象模型简介]

 

【在C++中，涉及相关指针的强制类型转换，并不是不改变指针值，有时（涉及多重继承时）会根据需要改变底层值。reinterpret_cast才是只改变解释方式，不改变底层值。】

 

【注意】C++中的隐式类型转换的方式和static_cast的转换行为类似。（只是static_cast对于不相关指针的转换无能为力）