C++强制类型转换

C语言类型转换

c语言类型转换有如下两种(旧式转型)

1 2	(T)expression //将 expression 转型为T T(expression) //将 expression 转型为T

C++新式类型转换

C++类型转换有如下四种

const_cast<T>(expression)
dynamic_cast<T>(expression)
reinterpret_cast<T>(expression)
static_cast<T>(expression)

const_cast

一般用于移除对象的const与volatile。如下图所示，b可以修改a的值。但是注意，编译器会进行优化，将数字常量1替代a常量。所以cout << a << endl;输出为1。

#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc, char *argv[]) {
	const int a = 1;
	int* b = const_cast<int*> (&a);
	*b = 2;
	cout << a << " " << *(&a) << " " << *b << endl;
}
// 输出：1 2 2

dynamic_cast

dynamic_cast 主要作用是将指向派生类对象的基类指针或引用，安全的转换为指向派生类对象的派生类指针或引用，并使用转换后的指针调用派生类独有的函数(非虚函数)。如果转换指针转换失败，则将返回空指针；如果转换引用失败，则将会抛出一个名为std::bad_cast的异常。
在如下3种情况中转换可以成功

expression的类型与待转换类型相同。则转换必定成功。
expression的类型为待转换类型的公有派生类。(指针向上转换)
expression的类型为待转换类型的公有基类时，必须满足以下两个要求，才会转换成功，否则转换失败。(指针向下转换)
- 当expression为指向派生类的指针或引用派生类对象的基类引用。
- 基类中必须包含虚函数，也就是必须具备多态性。

假设有如下两个类

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

class Base {
public:
	Base() {}
	Base(string s) : str(s) {}
	virtual void Print() {cout << str << endl;}
private:
	string str;
};

class Derived : public Base {
public:
	Derived() {}
	Derived(string s, int i) : Base(s), ival(i) {}
	void Print() {
		Base::Print();
		cout << ival << endl;
	}
	void PrintIval() {
		cout << ival << endl;
	}
private:
	int ival;
};

example:

int main(int argc, char *argv[])
{
	//基类指针指向派生类对象，基类中包含虚函数，符合向下转换规则。
	Base* b = new Derived("test", 1);
	//使用基类指针无法调用派生类独有的函数，编译无法通过
	b->PrintIval();
	//类型转换至派生类指针就可以调用到派生类独有的函数
	Derived* d = dynamic_cast<Derived*> (b);
	d->PrintIval();
	return 0;
}

reinterpret_cast

reinterpret_cast 主要的作用为允许任意长度相同的对象之间进行转换，而转换的安全性，则全部由程序员所保证，它只关注对象之间长度是否相同，长度不相同则无法通过编译。注意，reinterpret_cast无法去掉源对象的const、volatile属性。

int main(int argc, char *argv[])
{
	char a = 1;
	//将a的指针转化为长整型数
	long b = reinterpret_cast<long>(&a);
	//将空指针转化为长整型数
	long d = reinterpret_cast<long>(NULL);
	//编译报错 int 4字节，而指针8字节
	int e = reinterpret_cast<int>(&a);
	return 0;
}

需注意在32位机器上，指针为4字节，而在64位机器上，指针为8字节。

static_cast

static_cast 类似C语言强制类型转换，它可以完成如下一些转换

编译器隐式执行的类型转换，如int与float、double与char、enum与int之间的转换等。(精度大->精度小使用位截断处理)
将任意类型表达式转换为void类型，或从void*指针中找回其中的值。

基类与派生类指针或引用类型之间的转换，注意，由派生类转换至基类时(向上转换)是安全的，由基类至派生类转换时(向下转换)是非安全的。
example(使用上述代码定义的类):

int main(int argc, char *argv[])
{
	char a = 'a';
	//将 char -> int
	int i = static_cast<int>(a);
	
	Base* b = new Base("123");
	//将 Base 转换为 void*
	void* v = static_cast<void*>(b);
	//将 *void 转换为 Base
	b = static_cast<Base*>(v);
	
	Derived* d = new Derived("123", 123);
	//向上转换 将Derived* 转换为 Base*
	Base* bb = static_cast<Base*>(d);
	//向下转换 将Base* 转换为 Derived*
	Derived* dd = static_cast<Derived*>(b);
	//未定义的行为!非常危险!父类对象并不包含该函数，编译不会报错!
	dd->PrintIval();
}

一下内容取自effective C++

如果可以，尽量避免转型，特别是在注重效率的代码中避免 dynamic_cast。如果有个设计需要转型的动作，试着发展无需转型的替代设计。
如果转型是必要的，试着将它隐藏至某个函数背后，客户随后可以调用该函数，而不需将转型放进他们的代码内。
宁可使用C++-style(新式转型)，不要使用旧式转型。前者很容易辨识出来，而且有其不同的职责。