C++四种类型转换

浏览数：26 / 时间：2015年06月08日

在C/C++语言中用 (type) value(还可以采用type(value))来进行显式类型转换,常常又被称为强制转换。这种转换的正确性完全掌握在程序员手中，传统上强制转换往往被过度使用，成为C++程序犯错的一个主要根源。

为了减少强制转换的副作用，并且在查错时使程序员能够快速定位(总是最值得怀疑的)强制转换，在标准C++中新增加了4个关键字*_cast，用来提倡一种全新的C++显式转换语法：

	*_cast <type-id> (expression)

static_cast(静态转换)

用于明确定义良性和适度良性的转换，包括原来不需要采用强制转换的自动类型转换(包括无损的提升转换和可能丢失信息的窄化转换[narrowing conversion]，对后者编译器一般会提出警告)。标准C++提倡对任何数据的类型转换(不论是自动的还是强制的)，都采用新的*_cast显式类型转换方法。例如：

    int i = 0x7fff;
    long l;
    float f;
    char c;
// (1)典型的非强制转换(自动转换)
// 传统方式：
    l = i;
    f = i;
// 提倡的新方式：
    l = static_cast<long>(i);
    f = static_cast<float>(i);

// (2)窄化转换
// 传统方式：
// 会显示警告信息：
    i = l; // 可能丢失数字
    i = f; // 可能丢失信息
    c = i; // 可能丢失数字
// 不显示警告信息(但仍然难定位)：
    i = (int)l;
    i = (int)f;
    c = (char)i;
// 提倡的新方式(不会显示警告信息，且易定位)：
    i = static_cast<int>(l);
    i = static_cast<int>(f);
    c = static_cast<char>(i);

const_cast(常量转换)

可将(同数据类型的)常型(const)转换为非常型、将易变(volatile)型转换为非易变型。如果用于其他类型的转换，一般会产生一个编译错误。例如：

    const int i = 0;
    int *pi;
    pi = &i; // 错误
    pi = (int *)&i; // 被反对
    pi = const_cast<int *>(&i); // 完美
    long *pl = const_cast<long *>(&i); // 错误
    volatile int k = 0;
    int *pk = const_cast<int *>(&k); // 正确

dynamic_cast(动态转换)

一种安全的向下类型转换(downcast)操作，用于在一个类继承层次上向下移动。

因为每个派生类的基类都只有一个，而且派生类本身又包含了几乎所有的基类信息(private型的除外)，所以向上的类型转换(upcast)总是唯一的和比较安全的。

而一个基类往往有多个派生类，而且派生类中一般会在基类的基础上添加了一些特有的数据和操作，所以向下的类型转换总是多态的和不太安全的。

dynamic_cast提供了一种安全的向下类型转换操作，只有当类型转换是正确的并且转换取的成功，返回值才是所需要的指针；否则它将返回0(空指针NULL)，表示不是正确的类型。

例如：

    class Pet
    {
        //……
    };
    class Dog : public Pet
    {
        //……
    };
    class Cat : public Pet
    {
        //……
    };

    Pet *pPet = new Cat; // 向上的类型转换
    Dog *pDog = dynamic_cast<Dog *>(pPet); // 类型错误，返回0(NULL)
    Cat *pCat = dynamic_cast<Cat *>(pPet); // 类型正确，返回指针
    Cat *pCat = static_cast<Cat *>(pPet); // 正确，减少运行时的开销

注意：dynamic_cast虽然安全，但是运行时需要一定开销，因此不提倡大量使用这种转换。如果你已经能够确认转换的正确性，则可以采用前面介绍过的(无运行时开销的)static_cast转换。只有当你实在无法确定转换是否正确时，才需要采用dynamic_cast转换。

reinterpret_cast(重解释转换)

一种最有可能出问题的最不安全的类型转换。只是在下面的情形，才需要使用这种类型转换：当需要使用时，所得到的东西已经不同了，为了使它能够用于原来的目的，必须再次把它转换回来。

例如：

    const int sz = 100; // 定义数组大小，标准C++提倡用常型变量(而不是常数或符号常量宏)
    struct X
    {
        int a[sz];
    }; // 只包含一个整数数组的结构

    X x; // 定义结构变量，此时结构中的数组元素的值无意义(需要初始化)
    int *px = reinterpret_cast<int *> (&x); // 为了初始化，先把结构转化为int数组
    for (int *i = px; i < px + sz; i++) *i = 0; // 将每个数组元素的值初始化为0
    print(reinterpret_cast<X *> (px)); // 重新转换成结构指针，以便使用,也可以直接使用原来的标识符x,此语句相当于print(&x);

使用reinterpret_cast通常是一种不明智且不方便的编程方式。但是在必须使用时，它也是非常有用的。