由static_cast和dynamic_cast到C++对象占用内存的全面分析_网络技术

由static_cast和dynamic_cast到C++对象占用内存的全面分析

发布时间 - 2026-01-10 22:18:57 点击率：次

static_cast和dynamic_cast是C++的类型转换操作符。编译器隐式执行的任何类型转换都可以由static_cast显式完成，即父类和子类之间也可以利用static_cast进行转换。而dynamic_cast只能用于类之间的转换。那么dynamic_cast的存在还有什么意义呢？因为dynamic_cast提供了一个重要的特性：运行时类型检查来保证转换的安全性。

用static_cast转换存在的危险

我们知道，一个基类指针不需要进行明确的转换操作，就可以指向基类对象或者派生类对象。比如：

class Base{
  //…
};
class Derived{
  //…
};
int main{
  Base *p = new Base();//OK
  Base *p = new Derived();//OK
}

上面的两种定义都是正确的，那么如果想反过来，让一个子类指针指向父类对象呢？如下代码：

class Base{
  //…
};
class Derived{
  //…
};
int main{
  Derived *p = new Base();//error
  Derived *p = static_cast<Derived*>(new Base());//OK
}

如果直接把Base类型的指针转换为Derived类型的指针，那么编译时会报错。如果在转换时加上static操作符则可以顺利通过编译。但是这种做法是十分危险的，在运行期时可能会出现一些难以预测和查找的错误。如下面代码：

class Base{
  public:
    Base():m_b(4){};
    int m_b;
void m_funcB(){cout << "base" << endl;};
};
class Derived:public Base{
  public:
    Derived():m_d(3){};
    int m_d;
    void m_funcD(){cout << "derived" << endl;};
};
int main(){
  Derived* p = static_cast<Derived*>(new Base());
  cout << p->m_d << endl;
  p->m_funcD();
}

虽然p是Derived类型的指针，但是实际却指向了Base对象，而Base对象不存在m_d这个数据成员，因此输出的结果不可预测（在我的机子上一直输出0）。正是这种不可预测才导致难以追踪的错误，试想，如果执行这段代码会崩溃，那么还是比较还排查的，但是现在并不一定崩溃，只是执行的结果和我们的预测不一致，可能将导致连环的逻辑错误，这就像给自己挖了一个坑或者定时炸弹。

但是很奇怪的一点是，执行p->m_funcD()这一句后，居然可以打印出”derived”。这是怎么回事？m_funcD明明是类Derived的函数，而且类Base里并不存在这个函数，这个我们留在后面说明。

利用dynamic_cast保证转换的安全

原则上，我们不应该让子类指针指向父类的对象。但是如果写下了上面这样的代码，我们希望可以有一种检查机制可以帮助我们发现这个问题，这样就可以避免对转换后的指针进行操作，造成不可预料的后果。

C++是支持运行期类型识别的（RTTI），这种机制除了帮助我们实现多态，还能在类型转换时进行安全检查。回到上面的代码，我们稍作修改：

class Base{
  public:
    Base():m_b(4){};
    int m_b;
    virtual void m_funcB(){cout << "base" << endl;};
};

class Derived:public Base{
  public:
    Derived():m_d(3){};
    int m_d;
    void m_funcD(){cout << "derived" << endl;};
};
int main(){
  Derived* p = dynamic_cast<Derived*>(new Base());
  cout << p->m_d << endl;
  p->m_funcD();
}

运行结果会是什么？程序崩溃了。原因就是我们执行了p->m_d，而p这个时候是一个空指针。原因在于利用dynamic_cast进行类型转换时会进行安全检查，在这里我们将一个父类指针转换为子类指针，这被认为是一个无效操作，因此返回NULL，因此p成了空指针。所以当我们利用dynamic_cast进行了转换后，只要对得到的指针进行检查，就可以知道转换是否成功。static_cast则没有提供这种检查，这就是dynamic_cast比static_cast安全的原因。

现在稍微离开一下正题，如果把打印m_d这句注释掉，执行p->m_funcD()这一句后，发现还是能够打印出”derived”。等我们总结dynamic_cast和static_cast的区别后就对这个现象进行讨论。

dynamic_cast和static_cast的区别：

dynamic_cast可以实现运行期类型安全检查，是一种更加安全的方法，但是仅仅对多态类型有效，而且只能用于指针或者引用类型的转换上。static_cast则可应用与任何类型，而且不需要类型实现了多态。static_cast的应用更加广泛，但是dynamic_cast更加强大和安全。

对象占用内存分析：

下面看一下我们两次提到的现象：为什么通过一个实际指向了基类对象的子类指针调用子类的方法，既然没有出现错误并且可以顺利调用？

一个类无非就是包含两种成员：数据和方法。那么当我们实例化出一个对象的时候，这个对象包含了哪些东西，实际占用的内存大小是多少？写一段代码试一试：

class Base{
  public:
    Base():m_b(4){};
    int m_b;
    virtual void m_funcB(){cout << "base" << endl;};
};
class Derived:public Base{
  public:
    Derived():m_d(3){};
    int m_d;
    void m_funcD(){cout << "derived" << endl;};
};
int main(){
  cout << sizeof(Base) << endl;  
  cout << sizeof(Derived) << endl;
}

打印出的结果分别是8和12。

那么一个类或者说对象占用的内存到底怎么计算呢？以Base为例，首先成员变量m_b占用了4个字节，其次，由于m_funcB是虚函数，因此要有一张虚函数表，其实就是一个指向表的指针，无论是什么类型的指针，占用的大小总是4字节，因此base占用了8个字节的大小。而Derived除了继承了Base的成员m_b之外，也保存了虚函数表的地址，还有自己的成员变量m_d，所以占用了12个字节。

或者有人会问：构造函数呢？还有虚函数本身不是还有函数体吗？难道不用计算进去？确实，类的函数是不会存储在实例化出来的对象里的，试想，对于每个对象，函数实现都是一样的，如果每实例化一个对象就存储一次函数体，不是毫无必要并且对内存使用而言是极大的浪费？

函数编译出来后是作为代码的一部分放在代码段中的，因此只要我们定义了Derived指针，无论这个实际指针指向什么对象，由于程序“事先”已经知道了这个方法属于哪个类，只要指针的类型正确，都可以正确找到调用函数的入口。所以即使我们的代码这么写，也是可以正确运行的：

void * p2 = (int*)0;
Derived* p3= (Derived*)p2;
cout << p3->m_funcD() << endl;

不管把什么地址赋给p2，都能正确地执行m_funcD函数。当然如果p3定义成其他类型，那么编译就会出错。

如果执行以下代码：

void * p2 = (int*)0;
Derived* p3= (Derived*)p2;
cout << p3->m_d << endl;

那么程序就会出现错误了，因为和成员函数不同，成员变量是每个对象都会在内存中用实际的内存地址存储，所以说成员函数属于类，成员变量属于各自的对象。

以上就是小编为大家带来的由static_cast和dynamic_cast到C++对象占用内存的全面分析全部内容了，希望大家多多支持~

# dynamic # cast # C++强制类型转换(static_cast、dynamic_cast、const_cast、rein # 浅析C++中dynamic_cast和static_cast实例语法详解 # C++中的new/delete、构造/析构函数、dynamic_cast分析 # C++中的类型转换static_cast、dynamic_cast、const_cast和reint # c++ dynamic_cast与static_cast使用方法示例 # C++ 中dynamic_cast<>的使用方法小结 # C++的dynamic示例代码详解 # 子类 # 用了 # 是一个 # 这一 # 就会 # 安全检查 # 不需要 # 两种 # 当我们 # 则可 # 多态 # 转换为 # 就可以 # 出现错误 # 自己的 # 都是 # 在这里 # 是一种 # 成了 # 放在

相关栏目：【网站优化151355 】【网络推广146373 】【网络技术251813 】【 AI营销90571 】

上一篇：厦门网站制作全程服务,厦门找工作哪个网站好？

下一篇：为什么网站流量突然增加会导致服务器带宽满？

相关栏目网站优化
网络推广
网络技术
AI营销

最新文章 Sublime怎么一键压缩JS代码 Su sublime如何在搜索中使用正则表达式 Sublime如何设置透明窗口效果 Su mysql如何设计商品表结构_mysql css属性背景图不显示怎么办_通过检查路如何使用Golang实现排序_Golan 农历闰月是怎么回事_为合回归年加一月调整塑造《刺客信条》艾吉奥传奇的编剧离开育碧 1英里等于多少公里 1mile和km的换 css grid布局中行和列是如何定义的 PS批量旋转和翻转图片，快速校正图片方向 C# Swagger UI自定义方法 C OPPO手机九宫格和全键盘怎么切换_OP Go语言如何实现用户登录注册_Golan 1节飞行速度多少公里每小时 1节是多少公纸嫁衣8千子树第五章庙门怎么开启庙门 Laravel 多行数据编辑表单中实现逐明日之后如何提升钓鱼等级明日之后提升钓支付宝怎样查年度账单_支付宝年度账单查看 C# 多线程UI更新Dispatcher

上一篇：厦门网站制作全程服务,厦门找工作哪个网站好？

下一篇：为什么网站流量突然增加会导致服务器带宽满？