强制转换 (C++/CX)

项目
10/13/2023

有 4 种不同的强制转换运算符适用于 Windows 运行时类型：static_cast 运算符、dynamic_cast 运算符、safe_cast 运算符和 reinterpret_cast 运算符。当无法执行转换时，safe_cast 和 static_cast 将引发异常；static_cast 运算符也会执行编译时类型检查。如果dynamic_cast 无法转换类型，它将返回 nullptr 。即使 reinterpret_cast 返回一个非 null 值，它也可能是无效的。为此，我们建议不使用 reinterpret_cast ，除非已知该强制转换将会成功。此外，我们还建议你不要在 C++/CX 代码中使用 C 样式强制转换，因为它们与 reinterpret_cast 相同。

编译器和运行时也执行隐式强制转换，例如，在装箱操作中（当值类型或内置类型作为参数传递到其参数类型为 Object^的方法时）。理论上，隐式强制转换不应在运行时引起异常；如果编译器无法执行隐式转换，它会在编译时引发错误。

Windows 运行时是 COM 上的抽象，它使用 HRESULT 错误代码而不是异常。通常， Platform::InvalidCastException 指示低级别 COM 错误 E_NOINTERFACE。

static_cast

static_cast 在编译时被检查，用以确定两种类型之间是否有继承关系。如果两种类型无关，强制转换会导致编译器错误。

ref 类上的 static_cast 还会导致执行运行时检查。 ref 类上的 static_cast 可以通过编译时验证，但仍在运行时失败；在这种情况下，将引发 Platform::InvalidCastException 。通常，你不必处理这些异常，因为它们指示的编程错误几乎都可以在开发和测试期间消除。

如果代码显式声明两个类型之间的关系，因此可确保能够执行强制转换，请使用 static_cast 。

    interface class A{};
    public ref class Class1 sealed : A { };
    // ...
    A^ obj = ref new Class1(); // Class1 is an A
    // You know obj is a Class1. The compiler verifies that this is possible, and in C++/CX a run-time check is also performed.
    Class1^ c = static_cast<Class1^>(obj);

safe_cast

safe_cast 运算符是 Windows 运行时的一部分。它执行运行时类型检查，并在转换失败时引发 Platform::InvalidCastException 。当运行时失败指示一个异常情况时，请使用 safe_cast。 safe_cast 的主要目的是帮助在开发和测试阶段发生编程错误的位置标识该错误。你不必处理异常，因为未经处理的异常自身会标识失败点。

如果代码未声明关系，但你确信可以执行强制转换，请使用 safe_cast。

    // A and B are not related
    interface class A{};
    interface class B{};
    public ref class Class1 sealed : A, B { };
    // ...
    A^ obj = ref new Class1();

    // You know that obj's backing type implements A and B, but
    // the compiler can't tell this by comparing A and B. The run-time type check succeeds.
    B^ obj2 = safe_cast<B^>(obj);

dynamic_cast

如果将一个对象强制转换（更具体地说，帽子 ^）为派生程度更大的类型，你预期目标对象可能有时是 nullptr 或者该强制转换可能会失败，并且你希望将该条件处理为普通的代码路径而不是异常，请使用 dynamic_cast。例如，在“空白应用(通用 Windows)”项目模板中，app.xaml.cpp 中的 OnLaunched 方法使用 dynamic_cast 来测试应用窗口是否包含内容。如果它没有内容，则不是错误；而是一个预期状况。 Windows::Current::Content 是 Windows::UI::XAML::UIElement ，该转换是一个 Windows::UI.XAML::Controls::Frame，是继承层次结构中派生程度更大的类型。

void App::OnLaunched(Windows::ApplicationModel::Activation::LaunchActivatedEventArgs^ args)
{
    auto rootFrame = dynamic_cast<Frame^>(Window::Current->Content);

    // Do not repeat app initialization when the window already has content,
    // just ensure that the window is active
    if (rootFrame == nullptr)
    {
        // Create a Frame to act as the navigation context and associate it with
        // a SuspensionManager key
        rootFrame = ref new Frame();
        // ...
    }
}

dynamic_cast 的另一个使用是探测 Object^ 以确定其是否包含装箱值类型。在这种情况下，你尝试 dynamic_cast<Platform::Box> 或 dynamic_cast<Platform::IBox>。

dynamic_cast 和跟踪引用 (%)

还可以将 dynamic_cast 应用于跟踪引用，但在这种情况下，该强制转换的行为类似于 safe_cast。它在失败时引发 Platform::InvalidCastException ，因为跟踪引用不能有值 nullptr。

reinterpret_cast

建议你不要使用 reinterpret_cast ，因为将不会执行编译时检查或运行时检查。在最差的情况下，reinterpret_cast 有可能导致在开发期间漏掉编程错误，进而导致程序行为出现细微或致命的错误。因此，我们建议你仅在极少情况下（即，当你必须在不相关的类型之间强制转换，而你知道该强制转换会成功时）才使用 reinterpret_cast 。很少使用的示例是将 Windows 运行时类型转换为其基础 ABI 类型，这意味着你控制着该对象的引用计数。为此，我们建议你使用 ComPtr Class 智能指针。否则，必须明确调用接口的版本。下面的示例演示如何能将 ref 类强制转换为 IInspectable*。

#include <wrl.h>
using namespace Microsoft::WRL;
auto winRtObject = ref new SomeWinRTType();
ComPtr<IInspectable> inspectable = reinterpret_cast<IInspectable*>(winRtObject);
// ...

如果使用 reinterpret_cast 从一个 Windows 运行时接口转换为另一个接口，会导致该对象释放两次。因此，只有当你转换为非 C++ 组件扩展接口时，才使用此强制转换。

ABI 类型

ABI 类型位于 Windows SDK 的标头中。为方便起见，这些标头按命名空间命名，例如 windows.storage.h。
ABI 类型位于特殊的命名空间 ABI 中，例如 ABI::Windows::Storage::Streams::IBuffer*。
Windows 运行时接口类型及其等效的 ABI 类型之间的转换始终是安全的，这是指 IBuffer^ 到 ABI::IBuffer* 的转换。
Windows 运行时类应始终转换为 IInspectable* 或其默认接口（如果它是已知的）。
在转换为 ABI 类型后，你拥有该类型的生存期，并且必须遵循 COM 规则。我们建议你使用 WRL::ComPtr 简化 ABI 指针的生存期管理。

下表总结了可安全使用 reinterpret_cast的情况。在这些情况下，可安全地执行双向强制转换。

强制转换自，强制转换到	强制转换到，强制转换自
`HSTRING`	`String^`
`HSTRING*`	`String^*`
`IInspectable*`	`Object^`
`IInspectable**`	`Object^*`
`IInspectable-derived-type*`	`same-interface-from-winmd^`
`IInspectable-derived-type**`	`same-interface-from-winmd^*`
`IDefault-interface-of-RuntimeClass*`	`same-RefClass-from-winmd^`
`IDefault-interface-of-RuntimeClass**`	`same-RefClass-from-winmd^*`

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