C++强制转换之static_cast

static_cast

用法：static_cast<type-id>(expression)

简介：该运算符把expression转换为type_id类型，但没有运行时类型检查来保证转换的安全性。

主要有以下几种用法：

1. 用于类层次结构中基类和派生类之间指针或引用的转换：进行上行转换是安全的，进行下行转换时是不安全的

2. 用于基本数据类型之间的转换

3. 把空指针转换成目标类型的空指针

4. 把任何类型的表达斯转化成void型

下面给出一些具体的示例

例子1

#include <stdio.h>
#include <string>
using namespace std;

class A
{
public:
A(int i) : m_a(i)
{
}

void Print()
{
}

private:
int m_a;
};

class B : public A
{
public:
B() : A(1)
{
}
virtual ~B() {}

virtual void Test() { printf("Test\n"); }

};

int main(int argc, char** argv)
{
B b;
A a = static_cast<A>(b);
a.Print();
getchar();
return 0;
}

运行结果如下：

m_a: 1

分析：B继承自A，B类型可以上行转换为A类型

例子2

A a = A(1);
B b = static_cast<B>(a);        //错误，error C2440: “static_cast”: 无法从“A”转换为“B”，无构造函数可以接受源类型，或构造函数重载决策不明确

分析：B虽然继承自A，但A不能强转为B

例子3

#include <stdio.h>
#include <string>
using namespace std;

class A
{
public:
A(int i) : m_a(i)
{
}

void Print()
{
printf("m_a: %d\n", *((int*)this));
}

A(const A& a)
{
this->m_a = a.m_a;
}
~A() {}

private:
int m_a;
};

class B : public A
{
public:
B() : A(1)
{
}
virtual ~B() {}

virtual void Test() { printf("Test\n"); }

};

int main(int argc, char** argv)
{
B* pb = new B();
A* pa = static_cast<A*>(pb);
pa->Print();
getchar();
return 0;
}

结果如下：

m_a: 1

分析：理所当然，指针的上行转换不会出错

例子4

#include <stdio.h>
#include <string>
using namespace std;

class A
{
public:
A(int i) : m_a(i)
{
}

void Print()
{
printf("m_a: %d\n", *((int*)this));
}

A(const A& a)
{
this->m_a = a.m_a;
}
~A() {}

private:
int m_a;
};

class B : public A
{
public:
B() : A(1)
{
}
virtual ~B() {}

virtual void Test() { printf("Test\n"); }

};

int main(int argc, char** argv)
{
A* pa = new A(1);
B* pb = static_cast<B*>(pa);
pb->Test();
getchar();
return 0;
}

结果：可以运行，但是运行执行到Test时会崩溃

分析：本例中指针pb会有一个vptr，但指向的位置并不是类B的虚表（pb中的vptr并不指向任何虚表，如果A中有虚函数的话，vptr会指向A的虚表），找不到对应虚函数，所以自然会崩溃

例子5

#include <stdio.h>
#include <string>
using namespace std;

class A
{
public:
A(int i) : m_a(i)
{
}

void Print()
{
printf("m_a: %d\n", *((int*)this));
}

A(const A& a)
{
this->m_a = a.m_a;
}
~A() {}

private:
int m_a;
};

class B : public A
{
public:
B() : A(1)
{
}
virtual ~B() {}

virtual void Test() { printf("Test\n"); }

};

int main(int argc, char** argv)
{
B* pb = new B;
A* pa = static_cast<A*>(pb);
printf("pa: %p, pb: %p\n", pa, pb);
pb = static_cast<B*>(pa);
printf("pa: %p, pb: %p\n", pa, pb);
pb->Test();
getchar();
return 0;
}

运行结果如下：

pa: 0051B434, pb: 0051B430
pa: 0051B434, pb: 0051B430
Test

分析：转化不会出错，具体原因跟类的对象的内存模型有关，这里不做解释，另外，如果在类A中加个随便加个虚函数，pa和pb将会相同，另外，无论怎么转换，vptr永远指向类B的虚表。

例子6

class C
{

};

class D: public C
{

};

int main(int argc, char** argv)
{
D* d = new C();
C* c = static_cast<C*>(d);
getchar();
return 0;
}

结果，编译通过运行成功

class C
{

};

class D: protected C
{

};

int main(int argc, char** argv)
{
D* d = new D();
C* c = static_cast<C*>(d);
getchar();
return 0;
}

结果，编译出错，error C2243: “static_cast”: 从“D *”到“C *”的转换存在，但无法访问

class C
{

};

class D: private C
{

};

int main(int argc, char** argv)
{
D* d = new D();
C* c = static_cast<C*>(d);
getchar();
return 0;
}

结果，编译出错，error C2243: “static_cast”: 从“D *”到“C *”的转换存在，但无法访问

如果有两个类A和B，两者不存在继承关系，它们之间无法通过static_cast进行转换，代码就不上了

例子7

#include <stdio.h>
#include <string>
using namespace std;

class A
{
public:
A(int i) : m_a(i)
{
}

~A()
{
printf("A destruction\n");
}

private:
int m_a;
};

int main(int argc, char** argv)
{
A* a = new A(1);
void* v = static_cast<void*>(a);
a = static_cast<A*>(v);
int* p = static_cast<int*>(v);
delete a;
getchar();
return 0;
}

编译通过运行成功，static_cast可以将void*型转换为任意类型，dynamic_cast则不行，void*类型不能作为括号中的参数