항목 44 : 캐스트 (난이도 : 6)

표준 C++에 있는 새로운 스타일의 캐스트가 예전 스타일의 캐스트 보다 강력하고 안전하다. 이에 대해서 알마나 잘 알고 있냐? 가 이번 항목의 주제 이다.

class A { public: virtual _A(); /* ... */ }; class B : private virtual A { /* ... */ }; class C : public ASSERT() { /* ... */ }; class D : public B, public C { /* ... */ }; int main( void ) { A a1; B b1; C c1; D d1; const A a2; const A& ra1 = a1; const A& ra2 = a2; char C; return 0; }

여기에 네 개의 문제를 찾아보고 해결하자.

문제 1. C 스타일 캐스트와 다른 것은 무엇인가?
const_cast dynamic_cast reinterpret_cast static_cast 

문제 2. 다음 코드를 C++ 스타일 캐스트를 사용 하여 풀어 보자.

void f( void ) { A* pa; B* pb; C* pc; pa = (A*)&ra1; pa = (A*)&a2; pb = (A*)&c1; pc = (A*)&d1; }

문제 3. C++ 캐스트에 대하여 스타일과 정확성을 논해보아라.

void g( void ) { unsigned char* puc = static_cast<unsigned char*>(&c); signed char* psc = static_cast<signed char*>(&c); void* pv = static_cast<void*>(&b1); B* pb1 = static_cast<B*>(pv); B* pb2 = static_cast<B*>(&b1); A* pa1 = const_cast<A*>(&ra1); A* pa2 = const_cast<A*>(&ra2); B* pb3 = dynamic_cast<B*>(&c1); A* pa3 = dynamic_cast<A*>(&b1); B* pb4 = static_cast<B*>(&d1); D* pd = static_cast<D*>(pb4); pa1 = dynamic_cast<A*>(pb2); pa1 = dynamic_cast<A*>(pb4); C* pc1 = dynamic_cast<C*>(pb4); C& rc1 = dynamic_cast<C&>(*pb2); }

문제 4. const가 아닌 것으로부터 const_casst를 하여 const로 만드는 것이 일반적으로 왜 쓸모가 없을까? const가 아닌 것으로부터 const_cast를 하여 const로 만드는 것이 유용하게 사용될 수 있는 예를 보여라

충분히 생각하기 전까지 해설을 읽는다면, 원하는게 무엇이든, 얻을 수 없을 것이다.

1.
dynamic_cast가 런타임 중 값이 변경될수 있는지 체크하는 기능이 있어 기존 C스타일과 완전 다름

2.
A* pa; B* pb; C* pc; pa = const_cast<A*>(&ra1); /*이건 요렇게 사용 할수 있겠다.*/ pa = const_cast<A*>(&a2); /* 이렇게 바꿀수 있으나, 알수 없는 행동을 불러 일으킬 수 있다고 한다. 아시는 분은 .. 리플 부탁합니다. */ pb = reinterpret_cast<B*>(&c1); /* 연관관계가 없으므로 캐스팅 하려면 reinterpret_cast를 서야 한다.*/ pc = &d1; /*본래 &d1은 C 클래스의 자식 객체이므로, 참조형태일 땐, 이렇게 써도 됨 */

3.
우선 dynamic_cast 는 형 변환하고자 하는 대상이 가상 함수가 있을 경우, 가능하다.
즉, 가상함수가 없는 형으로 dynamic_cast 하게 될 경우 오류를 발생시킨다.
이 예제에서는 A가 가상 함수를 포함하고 있기 때문에 합법적이다.

unsigned char* puc = reinterpret_cast<unsigned char*>(&c); signed char* psc = reinterpret_cast<signed char*>(&c); /* static_cast 는 기본 자료형과 클래스 연관 관계일때 다운그레이 변환이 가능하다. 하지만 ↑ 코드에선 연관관계가 없는 포인터 형이므로 reinterpret_cast를 사용 해야 한다,*/ void* pv = static_cast<void*>(&b1); B* pb1 = static_cast<B*>(pv); /* 크게 상관은 없으니 pv가 void* 이므로 pb1 = pv 로 써도 무방하다. 가독성을 위해서라면 써볼법 하다. 캐스팅 변환된다는 것을 암시할수 있기 때문이다..*/ B* pb2 = static_cast<B*>(&b1); /* 이건 왜 썻니? .... 오히려 가독성이 무너진다. .. pb2 = &b1 으로 해도 된다. */ A* pa1 = const_cast<A*>(&ra1); /* 문법 자체는 맞으나 const_cast 로 ra1이 const 참조자형인데, 이것을 없앴으므로 추후에 문제가 생일 수 있다.(즉 const로 안전성을 확보했는데, 굳이 바꾸려 들기 때문이다. 값을 변경하고 싶거든 클래스 멤버 함수로 처리 하거나, mutalbe을 사용하여 변경하는게 일반적이라고 한다. (오~ 그렇군) */ A* pa2 = const_cast<A*>(&ra2); /* ra2가 원래 const 객체이므로 상수성을 제거한 포인터로 변경할 시에, 문제가 생길수 있다. 왜냐하면 객체가 상수성이므로 컴파일러 최적화 단계에서 읽기 전용 메모리에 올릴수 있기 때문이다.*/ B* pb3 = dynamic_cast<B*>(&c1); /* c1 과 B 클래스는 서로 연관관계가 없으므로 런타임에 NULL 값이 들어 간다. 합법적인 방법은 reinterpret_cast 가 있으나, 이런 경우 잠재적인 문제가 발생할 확율이 매우 크다. */ A* pa3 = dynamic_cast<A*>(&b1); /* b1의 객체는 A클래스를 virtual 상속한것이다. 즉 가짜상속이므로, 문법자체가 합법적이지 않다. 그래서 pa3 에 NULL 이 할당되며, 잠재적인 문제를 안고 가는 형식이 되고야 만다. */ B* pb4 = static_cast<B*>(&d1); /* D는 B에서 파생된것이므로, pb4 = &d1 으로 해도 되지만, 개인적으로 캐스팅 변환이 이루어 졌다는 것을 알리는 가독성에선 유리한듯 하다. */ D* pd = static_cast<D*>(pb4); /* 다운 캐스팅을 했는데, dynamic_cast 대신 static_cast를 써도 문제가 없다. 하지만 이 경우에 컴파일러에게 정확한 형(관계가 있다는 확신)을 알려줘야 한다. 왜냐하면 실패시 dynamic_cast 처럼 NULL 을 뱉어 내는게 아니므로 static_cast 사용시, 런타임 경적!이나 프로그램이 멈출 수 있다. 책에선 .. 다운캐스팅을 피하라고 한다. */ pa1 = dynamic_cast<A*>(pb2); pa1 = dynamic_cast<A*>(pb4); /*pb2는 본래 B형 객체의 포인터이다. 이것은 B형이 공개적으로 상속된것이 A를 상속한게 아니다. 그러므로 .. 잠재적인 문제를 가지고 있다. 즉 NULL 포인터를 갖게 될 것이다. (컴파일 타임 경고를 내뱉는다 MSVC2005) pb4는 본래 D형 객체의 포인터이다 D형 객체는 C형 객체를 공개적으로 상속한것이고 C형 객체는 A형 객체를 공개적으로 상속한것이다. 그러므로 A형 포인터로 dynamic_cast가 가능하다. */ C* pc1 = dynamic_cast<C*>(pb4); /* 문제 없는 코드*/ C& rc1 = dynamic_cast<C&>(*pb2); /* 문법에는 무리가 없다. 하지만 예외적인 오류가 발생 한다. pb2 는 B형 객체의 포인터이다. B형 객체와 C형 객체는 아무 관계가 없으므로 NULL 포인터를 반환하고, NULL 포인터 객체를 반환하게 된다(*pb2 부분에서) 그런데, NULL 포인터의 실질적인 객체란 없다! 그러므로 bad_cast 오류가 던저진다. */

4.
const 가 아닌 객체를 const_cast 하여 const 객체로 만드는것은 애초에 const 속성을 버리고 쓰는게 좋으나, const 객체의 참조형(포인터나 레퍼런스)에 const 속성을 부여 하는것은 좀 쓸만하다.

참조형에 대한 const는 함수 매개변수 자체가 다르다. 즉 void f( const T& rhs) 와 void f( T& rhs) 는 오버로딩 되는 다른 함수라는 것이다. 그렇기 때문에, const를 참조하는 함수를 호출하고 싶을 경우 const 캐스팅 하는게 더 좋겠다.^^

 

총평
.. 왜 스콧 마이어스가 되도록 캐스팅에 대해서 말했는지, 한번 더 와 닿는다. .. 그리고 virtual 상속에 따른 상속체계가 달라진다는 것을 알았다. 나의 경우 하부구조의 기본자료형 캐스팅만 하기 때문에, 캐스팅 관련 부분을 신경끄고 있었던 터러, 이해하기가 어려웠다. .. 그 이유는 1. 여러 상속 구조에서의 캐스팅 변환은 프로그래머가 추적하기가 힘들다. 2. 참조형을 캐스팅 변환한것에 대한 캐스팅 변환(2체계 상속)은 ... 매우 추적하기 난해하다. 3. 1번과 2번이 혼합될 경우, ... 정말 난해하다.. 그러므로 나는 결론에 도달했다. "쓰지 않겠다."

PS. 왜 C++로 넘어오면서 캐스팅 키워드가 바뀌였는지 알겠다.(그나마 .. C형보다 3번을 찾을수 있을테니까.)