[C++] Cast에 대해서...

출처 AiWisdom님의 블로그 | 갱주니
원문 http://blog.naver.com/process3/20017834722
캐스트 연산은 주어진 식이 가지고 있는 형을 다른 형으로 강제로 바꾸는것입니다.

C++에는 (C 시절부터 존재하는 C 스타일 캐스트를 제외하고) 다음 네 가지 종류의 캐스트 연산이 있습니다.

1. dynamic_cast
2. static_cast
3. reinterpret_cast
4. const_cast

dynamic_cast

dynamic_cast(e)는 부모 클래스와 자식 클래스의 관계에 있는 포인터 형 사이의 변환 또는 레퍼런스 형 사이의 변환을 수행하는데,

• 같은 형 사이의 변환
• 널 포인터의 변환
• 자식 클래스로부터 부모 클래스로의 변환
과 같은 '뻔한' 경우가 아니라면 e는 다형적 형(polymorphic type; 가상 함수가 포함된 클래스 형)의 좌변값이나 포인터여야 하며,
컴파일시에 변환이 이루어지는 다른 종류의 캐스트 연산과는 달리 실행시에 동적 형(dynamic type)에 근거한 변환이 시도되고, 변환의 성공 여부를 검사하는 의미도 함께 가지고 있습니다.

포인터의 경우 변환이 실패하면 결과값은 널 포인터가 되는데, 이를 if 등의 조건 검사에 활용할 수 있습니다.


struct animal { virtual void ~animal(); };
struct dog : animal { void bark(); };
struct cat : animal { void mew(); };
  
void test(animal* a)
{
   if (dog* d = dynamic_cast(a)) d->bark(); else
   if (cat* c = dynamic_cast(a)) c->mew();
}

레퍼런스의 경우 변환이 실패하면 헤더에 정의되어 있는 std::bad_cast 예외가 발생합니다. 즉 이는 주어진 변환이 성공할 것을 알고 있을 때 주로 사용합니다.



void test(animal& a)
{
    dog& d = dynamic_cast(a);
    d.bark();
}

dog d; test(d); // 성공
cat c; test(c); // 실패 - std::bad_cast 예외 발생

dynamic_cast와 비슷한 성질을 가지고 있으면서 변환 대신 형 검사만 하는 typeid 연산자도 있는데,
피연산자는 식이나 형이 되고, 연산의 결과값은 헤더에 정의되어 있는 std::type_info 형의 좌변값입니다.

void test_equal(animal& x, animal& y)
{
    if (typeid(x) == typeid(y)) { /* 같은 종류 */ }
    else { /* 다른 종류 */ }
}

void test_dog(animal& x)
{
    if (typeid(x) == typeid(dog)) { /* x is a dog */ }
}

dynamic_cast와 typeid는 C++에서 제공하는 실행시의 형 정보(RTTI; run-time type information)의 일환인데,
이를 남발하면 클래스 체계를 확장하고 관리하기가 어려워지므로 꼭 필요한 경우에만 사용하고 되도록 가상 함수를 통한 다형성을 이용하는 것이 바람직합니다.


static_cast

static_cast(e)는 가장 일반적인 형태의 캐스트 연산으로,
어떤 임시 변수 t를 T t(e);와 같이 선언하고 초기화하여 그 임시 변수 t의 값을 사용하는 것과 같은 암시적인 변환을 비롯하여,
산술형(char, int, double 등) 및 열거형(enum) 사이의 변환, 부모 클래스와 자식 클래스의 관계가 관련된 변환,
void 형으로의 변환 등을 수행할 수 있습니다.
다만 부모 클래스와 자식 클래스 사이의 변환은 주어진 식의 동적 자료형(dynamic type)이 아닌 정적 자료형(static type)에 전적으로 의존합니다.


inline int integer_quotient(double a, double b)
{ return static_cast(a / b); }

animal* a = new dog;
dog* d = static_cast(a); // 올바른 캐스트 연산

animal* a = new cat;
dog* d = static_cast(a); // 잘못된 캐스트 연산

animal* a = new animal;
dog* d = static_cast(a); // 잘못된 캐스트 연산

reinterpret_cast

reinterpret_cast(e)는 서로 다른 형의 포인터 사이의 변환이나, 정수와 포인터 사이의 변환 등 서로 관계가 없는 형 사이의 변환을, 구현체가 정의하는 방법에 따라 수행합니다.
정수와 포인터 사이의 변환의 결과값은 주로 e를 표현하는 비트열을 그대로 정수 및 포인터로 해석한 값이 됩니다.

reinterpret_cast는 그 변환 방법이 대부분 구현체가 정의하도록 맡겨져 있어서 이식성을 떨어뜨리며, 요구된 변환이 올바른 변환인지의 여부를 검사하지 않으므로 신중하게 사용해야 합니다.


unsigned char* const video_base =
reinterpret_cast(0x80000000);

unsigned int ui = 0x01234567;
*reinterpret_cast(&ui) = 0xFF;

const_cast

const_cast(e)는 const 또는 volatile으로 한정된 형에서 이들을 떼어내는 변환을 수행할 수 있습니다. 이는 C++ 형 체계를 무너뜨릴 수 있으므로 신중하게 사용해야 합니다.


void lie(const int* pci)
{
    int* pi = const_cast(pci);
    *pi = 0;
}

int i = 1;
lie(&i); // OK

const int ci = 1;
lie(&ci); // Ouch!!

위 네 가지 중에서 dynamic_cast를 제외한 셋은 C에서 (type)expression 의 형태로 사용할 수 있었던 것인데, C++에서도 "C 스타일 캐스트 연산" 이라고 불리며 남아 있기는 합니다만,
새로 작성하는 C++ 코드에서는 C++ 스타일의 캐스트 연산을 사용하는 것이 좋습니다.
이는 어떤 종류의 변환을 프로그래머가 의도하는지 명확하게 나타내 주며, 위험할 수 있는 캐스트 연산이 코드에서 좀 더 두드러져 보이도록 하고 찾기도 쉽게 만들어주기 때문입니다.

위의 내용은 캐스트 연산에 대한 일반적인 설명인데, 좀 더 구체적인 상황에서의 적용 예를 보고 연습을 해 보시려면 GotW #17을 참조해 보시기 바랍니다.

출처 : http://funspace.org/