C++中的強制類型轉換

C++中的強制類型轉換（轉貼） 這幾天修改系統的bug，每天都會遇到一些很“有趣”的事情，寫出來和大家分享。該系統的壽命也不算短，有五、六年了。開發人員換了多代，問題層出不窮。 沒有自動化測試來保障的系統就是這樣，改正一個bug可能引入更多其它的 bug，錯誤率一直具高不下；開發人員也變的“畏手畏腳”的，不敢對系統進行大膽地重構，代碼結構就越來越亂，要想添加或者修改一個特性也就越來越困難。整個一“惡性循環”，真是苦不堪言。 1. 真是奇怪，到底哪兒出了問題        上午剛上班，興沖沖地打開測試資料庫，先給未改正的bug排一個優先級。排名第一的是一個嚴重的“指針錯誤”：從視窗上删除一個組合後的圖示會産生指針錯誤，提示通路非法記憶體位址空間。        根據經驗，修改這類錯誤最有效的方法是進行調試跟蹤。通過調試，終于找到了出錯的代碼。      … DelIconInfo(((CIcon*)Icon)->ansIconName); … 錯誤是找到了，but why？ 偶以為是由于Icon是空指針造成的，可檢視一下，它不是空指針，再看一下ansIconName，它是一個空字元串，但這不會造成非法通路記憶體空間的錯誤啊？汗啊！ 2. 柳暗花明        記得國中的時候看過陳青雲的一本小說，主人公是一位出色的劍客。他的一句話讓我印象特深刻：越是困難和危險的時候越要保持頭腦冷靜。        仔細檢視了一下代碼，終于發現了問題所在。上面程式中Icon取自一個連結清單，而連結清單添加的時候是CGraphElement類型的。代碼大緻如下：     // //往連結清單裡添加元素 位于函數f1        CgraphElement *pElement;     …. pList->Add(pElement); //對連結清單進行處理 位于函數f2 for(each Icon in pList){     DelIconInfo(((CIcon*)Icon)->ansIconName); } 呵呵，添加和處理的指針類型是不一緻的，又采用了“暴力”的強制類型轉換，不出問題才怪那。欣喜之下，偶仔細檢視了一下CgraphElement和Cicon的定義。 class CGraphElement: public Cobject{          … }; class CIcon: public Cobject{      …          String ansIconName; }; CgraphElement對象本來沒有ansIconName這個屬性，把它強制類型轉換後，雖然編譯通過，但((CIcon*)Icon)->ansIconName指向的實際上是一個不屬于自己的位址空間，難怪會報“非法通路位址空間”的錯誤了。 3. 亡羊補牢，為時為晚        去年實習面試時，Boss對偶說：犯錯誤并不可能怕，關鍵要知錯能改。        其實，關于強制類型轉換的問題，很多書都讨論過，寫的最詳細的是C++ 之父的《C++ 的設計和演化》。最好的解決方法就是不要使用C風格的強制類型轉換，而是使用标準C++的類型轉換符：static_cast, dynamic_cast。标準C++中有四個類型轉換符：static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast。下面對它們一一進行介紹。 3.1 static_cast         用法：static_cast < type-id > ( expression )        該運算符把expression轉換為type-id類型，但沒有運作時類型檢查來保證轉換的安全性。它主要有如下幾種用法： l         用于類層次結構中基類和子類之間指針或引用的轉換。進行上行轉換（把子類的指針或引用轉換成基類表示）是安全的；進行下行轉換（把基類指針或引用轉換成子類表示）時，由于沒有動态類型檢查，是以是不安全的。 l         用于基本資料類型之間的轉換，如把int轉換成char，把int轉換成enum。這種轉換的安全性也要開發人員來保證。 l         把空指針轉換成目标類型的空指針。 l         把任何類型的表達式轉換成void類型。 注意：static_cast不能轉換掉expression的const、volitale、或者__unaligned屬性。 3.2 dynamic_cast               用法：dynamic_cast < type-id > ( expression )        該運算符把expression轉換成type-id類型的對象。Type-id必須是類的指針、類的引用或者void *；如果type-id是類指針類型，那麼expression也必須是一個指針，如果type-id是一個引用，那麼expression也必須是一個引用。        dynamic_cast主要用于類層次間的上行轉換和下行轉換，還可以用于類之間的交叉轉換。        在類層次間進行上行轉換時，dynamic_cast和static_cast的效果是一樣的；在進行下行轉換時，dynamic_cast具有類型檢查的功能，比static_cast更安全。        class B{ public:        int m_iNum;        virtual void foo(); }; class D:public B{     public:        char *m_szName[100]; }; void func(B *pb){     D *pd1 = static_cast<D *>(pb);     D *pd2 = dynamic_cast<D *>(pb); } 在上面的代碼段中，如果pb指向一個D類型的對象，pd1和pd2是一樣的，并且對這兩個指針執行D類型的任何操作都是安全的；但是，如果pb指向的是一個B類型的對象，那麼pd1将是一個指向該對象的指針，對它進行D類型的操作将是不安全的（如通路m_szName），而pd2将是一個空指針。另外要注意：B要有虛函數，否則會編譯出錯；static_cast則沒有這個限制。這是由于運作時類型檢查需要運作時類型資訊，而這個資訊存儲在類的虛函數表（關于虛函數表的概念，詳細可見<Inside c++ object model>）中，隻有定義了虛函數的類才有虛函數表，沒有定義虛函數的類是沒有虛函數表的。 另外，dynamic_cast還支援交叉轉換（cross cast）。如下代碼所示。 class A{ public:         int m_iNum;       virtual void f(){} }; class B:public A{ }; class D:public A{ }; void foo(){        B *pb = new B;     pb->m_iNum = 100;     D *pd1 = static_cast<D *>(pb);    //copile error     D *pd2 = dynamic_cast<D *>(pb); //pd2 is NULL delete pb; } 在函數foo中，使用static_cast進行轉換是不被允許的，将在編譯時出錯；而使用 dynamic_cast的轉換則是允許的，結果是空指針。 3.3 reinpreter_cast        用法：reinpreter_cast<type-id> (expression) type-id必須是一個指針、引用、算術類型、函數指針或者成員指針。它可以把一個指針轉換成一個整數，也可以把一個整數轉換成一個指針（先把一個指針轉換成一個整數，在把該整數轉換成原類型的指針，還可以得到原先的指針值）。 該運算符的用法比較多。 3.4 const_cast        用法：const_cast<type_id> (expression)        該運算符用來修改類型的const或volatile屬性。除了const 或volatile修飾之外， type_id和expression的類型是一樣的。 常量指針被轉化成非常量指針，并且仍然指向原來的對象；常量引用被轉換成非常量引用，并且仍然指向原來的對象；常量對象被轉換成非常量對象。 Voiatile和const類試。舉如下一例： class B{        public:         int m_iNum; } void foo(){ const B b1; b1.m_iNum = 100;            //comile error B b2 = const_cast<B>(b1); b2. m_iNum = 200;           //fine     }     上面的代碼編譯時會報錯，因為b1是一個常量對象，不能對它進行改變；使用const_cast把它轉換成一個常量對象，就可以對它的資料成員任意改變。注意：b1和b2是兩個不同的對象。