【智能指针二】智能指针互转-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【智能指针二】智能指针互转。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、简述

智能指针的转换和普通指针的转换是一样的，只是用到的转换函数中间多了一个pointer,

比如普通指针用到的static_cast、dynamic_cast、const_cast和reinterpret_cast。
智能指针用到的与之对应的转换函数为：static_pointer_cast、dynamic_pointer_cast、const_pointer_cast和reinterpret_pointer_cast。
如果你看了智能指针的转换的实现方式，你会发现，他调用的函数也是普通指针的转换函数。

关键字	说明
static_cast	用于良性转换，一般不会导致意外发生，风险很低。
const_cast	用于 const 与非 const、volatile 与非 volatile 之间的转换。
reinterpret_cast	高度危险的转换，这种转换仅仅是对二进制位的重新解释，但是可以实现最灵活的 C++ 类型转换。
dynamic_cast	用于类型安全的向下转型。或者向上转。

C++ static_cast、dynamic_cast、const_cast和reinterpret_cast

二、static_pointer_cast:静态转换

主要讲解下有继承关系的转换（基本类型的本文不涉及）
即可以向上转换（同隐式转换），也可以向下转换

#include <iostream>
#include <memory>
#include<string>
using namespace std;

class Parent;
class Child;

class Parent
{
public:
	Parent() {}  //暂时不明白为何子类需要需要父类的这个默认的构造函数，在此记录，后续研究
	Parent(string name) {
		m_name = name;
	}
	~Parent() {
		cout << "~Parent()" << endl;
	}
public:
	virtual void func()
	{
		cout <<"m_name="<<m_name << ":i am a father." << endl<<endl;
	}
public:
	string m_name;;
};

class Child:public Parent
{
public:
	Child(string name)
	{
		m_name = name;
	}
	~Child() {
		cout << "~Child()" << endl;
	}
public:
	void func()
	{
		cout << "m_name=" << m_name << ":i am a son." << endl<<endl;
	}
public:
	string m_name;
};

int main()
{
	shared_ptr<Parent> father(new Parent("father"));
	shared_ptr<Child> son(new Child("son"));

	// 隐式转换
	shared_ptr<Parent> father1 = son;
	cout << "爸爸1说" << endl;
	father1->func();
	// 向上转
	shared_ptr<Parent> father2 = static_pointer_cast<Parent>(son);
	cout << "爸爸2说" << endl;
	father2->func();
	
	// 向下转
	shared_ptr<Child> son2 = static_pointer_cast<Child>(father);
	cout << "儿子2说" << endl;
	son2->func();
	return 0;
}

输出

三、dynamic_pointer_cast:动态转换

主要讲解下有继承关系的转换（基本类型的本文不涉及）
即可以向上转换（同隐式转换），
也可以向下转换(可能成功也可能失败，同以下demo中的两个向下转换。和dynamic_cast一样。）如下，
- 1.把new出的子类指针赋值给父类指针，把此父类指针转换为子类指针，此情况转换正常
- 2.把new出的父类赋值给父类指针，把此父类指针转换为子类指针，此情况转换失败
避免运行时检查的开销。

#include <iostream>
#include <memory>
#include<string>
using namespace std;

class Parent;
class Child;

class Parent
{
public:
	Parent() {}  //暂时不明白为何子类需要需要父类的这个默认的构造函数，在此记录，后续研究
	Parent(string name) {
		m_name = name;
	}
	~Parent() {
		cout << "~Parent()" << endl;
	}
public:
	virtual void func()
	{
		cout <<"m_name="<<m_name << ":i am a father." << endl<<endl;
	}
public:
	string m_name;;
};

class Child:public Parent
{
public:
	Child() {}
	Child(string name)
	{
		m_name = name;
	}
	~Child() {
		cout << "~Child()" << endl;
	}
public:
	void func()
	{
		cout << "m_name=" << m_name << ":i am a son." << endl<<endl;
	}
public:
	string m_name;
};


int main()
{
	shared_ptr<Parent> father(new Parent("father"));
	shared_ptr<Child> son(new Child("son"));

	// 隐式转换
	shared_ptr<Parent> father1 = son;
	cout << "爸爸1说" << endl;
	father1->func();

	// 向上转
	shared_ptr<Parent> father2 = dynamic_pointer_cast<Parent>(son);
	cout << "爸爸2说" << endl;
	father2->func();

	// 向下转
	shared_ptr<Child> son2 = dynamic_pointer_cast<Child>(father);
	cout << "儿子2说" << endl;
	if (son2)
		son2->func();
	else
		cout << "爸爸转儿子，son2 is null" << endl<<endl;

	// 向下转
	shared_ptr<Parent> father3(new Child("son"));
	shared_ptr<Child> son3 = dynamic_pointer_cast<Child>(father3);
	cout << "儿子3说" << endl;
	if (son3)
		son3->func();
	else
		cout << "爸爸转儿子，son3 is null" << endl << endl;

	return 0;
}

输出

dynamic_pointer_cast 找不到官方的参考资料，但是可以可以从官方的dymanic_cast资料类推出以上转换规则。参考来自我的上一篇博客，以及cppreference.com/dynamic_cast

四、const_pointer_cast:

同const_cast作用一致，去掉const属性，变成可修改的。
如本文的demo,son的类型是const int类型的智能指针,原本是无法修改的，但是使用const_pointer_cast转换为int,就可以修改了。
网上很多关于const_pointer_cast的例子基本都是错误的，他们使用const_pointer_cast后，还修改原来的int指针，可以说是没有意义的，因为即使没有const_pointer_cast，原来的int指针也是可以修改的。比如https://cplusplus.com/reference/memory/const_pointer_cast/、https://learn.microsoft.com

#include <iostream>
#include <memory>
#include<string>
using namespace std;

int main()
{
	shared_ptr<int> father(new int(10));
	shared_ptr<const int> son(father);

	// 此种情况，son是不可以直接改变值的，
	cout << "儿子son的值" << endl;
	cout << *son<<endl<<endl;
	
	// 但是，const 的son，经过const_pointer_cast转换的son2就可以赋值了。
	shared_ptr<int> son2 = const_pointer_cast<int>(son);
	*son2 = 20;
	cout << "儿子son2赋值后" << endl;
	cout << *son2;

	return 0;
}

输出

五、reinterpret_pointer_cast:

c++17和c++20新增的，目前找不到官方的demo,
具体同reinterpret_cast，区别在于此reinterpret_pointer_cast针对的是智能指针的转换。
reinterpret 是“重新解释”的意思，顾名思义，reinterpret_cast 这种转换仅仅是对二进制位的重新解释，不会借助已有的转换规则对数据进行调整，非常简单粗暴，所以风险很高。
reinterpret_cast 可以认为是 static_cast 的一种补充，一些 static_cast 不能完成的转换，就可以用 reinterpret_cast 来完成，例如两个具体类型指针之间的转换
简单来说，其他不敢转的，reinterpret_pointer_cast敢转，但是需要遵循场景要求，否则就会出现问题，具体场景参考reinterpret_cast的用法吧，因并reinterpret_pointer_cast没有找到官方的资料和用法。

#include <iostream>
#include <memory>
#include<string>
using namespace std;

class Parent
{
public:
	Parent() {}  //暂时不明白为何子类需要需要父类的这个默认的构造函数，在此记录，后续研究
	Parent(string name) {
		m_name = name;
	}
	~Parent() {
		cout << "~Parent()" << endl;
	}
public:
	virtual void func()
	{
		cout << "m_name=" << m_name << ":i am a father." << endl << endl;
	}
public:
	string m_name;
	int m_age = 30;
};

int main()
{
	std::shared_ptr<std::int8_t[]> p(new std::int8_t[4]{ 1, 1, 1, 1 });
	std::shared_ptr<std::int32_t[]> q = std::reinterpret_pointer_cast<std::int32_t[]>(p);

	std::int32_t r = q[0];
	cout << r<<endl;

	shared_ptr<Parent> father(new Parent("father"));

	// 将 shared_ptr<Parent> 转换为 shared_ptr<int>
	shared_ptr<int> sq=reinterpret_pointer_cast<int>(father);
	cout<<*sq<<endl;


	shared_ptr<char> son(new char[]("father"));
	// 将 shared_ptr<char> 转换为 shared_ptr<int>
	shared_ptr<int> sq2 = reinterpret_pointer_cast<int>(son);
	cout << *sq2<<endl;

	return 0;
}