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C++强制类型转换:static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast

1. c强制转换与c++强制转换

 c语言强制类型转换主要用于基础的数据类型间的转换,语法为:

(type-id)expression//转换格式1

type-id(expression)//转换格式2

c++除了能使用c语言的强制类型转换外,还新增了四种强制类型转换:static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast,主要运用于继承关系类间的强制转化,语法为:

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

备注:new_type为目标数据类型,expression为原始数据类型变量或者表达式。

《Effective C++》中将c语言强制类型转换称为旧式转型,c++强制类型转换称为新式转型

2. static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast

  •  static_cast
static_cast相当于传统的C语言里的强制转换,该运算符把expression转换为new_type类型,用来强迫隐式转换,例如non-const对象转为const对象,编译时检查,用于非多态的转换,可以转换指针及其他,但没有运行时类型检查来保证转换的安全性。它主要有如下几种用法:
①用于类层次结构中基类(父类)和派生类(子类)之间指针或引用的转换。
进行上行转换(把派生类的指针或引用转换成基类表示)是安全的;
进行下行转换(把基类指针或引用转换成派生类表示)时,由于没有动态类型检查,所以是不安全的。
②用于基本数据类型之间的转换,如把int转换成char,把int转换成enum。这种转换的安全性也要开发人员来保证。
③把空指针转换成目标类型的空指针。
④把任何类型的表达式转换成void类型。
注意:static_cast不能转换掉expression的const、volatile、或者__unaligned属性。
 
基本数据类型转换:
char a = a;
int b = static_cast<char>(a);//正确,将char型数据转换成int型数据

double *c = new double;
void *d = static_cast<void*>(c);//正确,将double指针转换成void指针

int e = 10;
const int f = static_cast<const int>(e);//正确,将int型数据转换成const int型数据

const int g = 20;
int h = static_cast<int>(g);//错误,不能转换掉g的const属性
类间转换:
 
  • dynamic_cast
dynamic_cast<type*>(e)
dynamic_cast<type&>(e)
dynamic_cast<type&&>(e)

  type必须是一个类类型,在第一种形式中,type必须是一个有效的指针,在第二种形式中,type必须是一个左值,在第三种形式中,type必须是一个右值。在上面所有形式中,e的类型必须符合以下三个条件中的任何一个:e的类型是是目标类型type的公有派生类、e的类型是目标type的共有基类或者e的类型就是目标type的的类型。如果一条dynamic_cast语句的转换目标是指针类型并且失败了,则结果为0。如果转换目标是引用类型并且失败了,则dynamic_cast运算符将抛出一个std::bad_cast异常(该异常定义在typeinfo标准库头文件中)。e也可以是一个空指针,结果是所需类型的空指针。

dynamic_cast主要用于类层次间的上行转换和下行转换,还可以用于类之间的交叉转换(cross cast)。
在类层次间进行上行转换时,dynamic_cast和static_cast的效果是一样的;
在进行下行转换时,dynamic_cast具有类型检查的功能,比static_cast更安全。dynamic_cast是唯一无法由旧式语法执行的动作,也是唯一可能耗费重大运行成本的转型动作。
 
基本数据类型转换:
 
类类间转换:
 
  • const_cast

const_cast,用于修改类型的const或volatile属性。 

该运算符用来修改类型的const(唯一有此能力的C++-style转型操作符)或volatile属性。除了const 或volatile修饰之外, new_type和expression的类型是一样的。
①常量指针被转化成非常量的指针,并且仍然指向原来的对象;
②常量引用被转换成非常量的引用,并且仍然指向原来的对象;
③const_cast一般用于修改底指针。如const char *p形式。
 
基本数据类型转换:
 
类类间转换:
 
  • reinterpret_cast

new_type必须是一个指针、引用、算术类型、函数指针或者成员指针。它可以把一个指针转换成一个整数,也可以把一个整数转换成一个指针(先把一个指针转换成一个整数,再把该整数转换成原类型的指针,还可以得到原先的指针值)。

reinterpret_cast意图执行低级转型,实际动作(及结果)可能取决于编辑器,这也就表示它不可移植。

 

  基本数据类型转换:
 
  类类间转换:
 

3. c++强制转换注意事项

  • 新式转换较旧式转换更受欢迎。原因有二,一是新式转型较易辨别,能简化“找出类型系统在哪个地方被破坏”的过程;二是各转型动作的目标愈窄化,编译器愈能诊断出错误的运用。
  • 尽量少使用转型操作,尤其是dynamic_cast,耗时较高,会导致性能的下降,尽量使用其他方法替代。

 

参考资料:

a):http://en.cppreference.com/w/cpp/language/static_cast

b):http://en.cppreference.com/w/cpp/language/dynamic_cast

c):http://en.cppreference.com/w/cpp/language/const_cast

d):http://en.cppreference.com/w/cpp/language/reinterpret_cast

e):《Effective C++》条款27:尽量少做转型动作

f): 百度百科

g) 《C++ Primer》

C++强制类型转换:static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast