你该知道的C++四种显式类型转换

Posted 2021-04-03 职坐标在线

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了你该知道的C++四种显式类型转换相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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来源：小职（z_zhizuobiao）

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在C语言中，我们需要做类型转换时，常常就是简单粗暴，在C++中也可以用C式强制类型转换，但是C++有它自己的一套类型转换方式。

C式的显示类型转换

先来说说C式的强制类型转换，它的用法非常简单，形如下面这样

Type b = 111;

Typea a = (Typea)b;

只需要用括号将你要转换的类型扩起来，放在要转换的变量前面即可。

举个例子：

#include<stdio.h>

int main(void)

{

int a = 0x01020304;

char *b = (char*)&a;

int i = 0;

for(;i < 4;i++)

{

printf("%02x ",b[i]);

}

return 0;

}

编译运行输出结果：

C++ 四种强制类型转换。

当然，C++也是支持C风格的强制转换，但是C风格的强制转换可能带来一些隐患，让一些问题难以察觉，所以C++提供了一组可以用在不同场合的强制转换的函数。

const_cast , static_cast , dynamic_cast , reinterpret_cast

✔ const_cast

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；
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；
const_cast一般用于修改指针。如const char *p形式。

#include<iostream>

int main()

{

// 原始数组

int ary[4] = { 1,2,3,4 };

// 打印数据

for (int i = 0; i < 4; i++)

std::cout << ary[i] << " ";

std::cout << std::endl;

// 常量化数组指针

const int*c_ptr = ary;

//c_ptr[1] = 233; //error

// 通过const_cast<Ty> 去常量

int *ptr = const_cast<int*>(c_ptr);

// 修改数据

for (int i = 0; i < 4; i++)

ptr[i] += 1; //pass

// 打印修改后的数据

for (int i = 0; i < 4; i++)

std::cout << ary[i] << " ";

std::cout << std::endl;

return 0;

}

/* out print

1 2 3 4

2 3 4 5

注意：对于在定义为常量的参数，使用const_cast可能会有不同的效果，类似代码如下

#include<iostream>

int main() {

const int c_val = 233; //声明为常量类型

int &use_val = const_cast<int&>(c_val); //使用去const 引用

int *ptr_val = const_cast<int*>(&c_val);//使用去const 指针

use_val = 666; //未定义行为

std::cout << c_val << " " << use_val << " " << *ptr_val << std::endl;

*ptr_val = 110; //未定义行为

std::cout << c_val << " " << use_val << " " << *ptr_val << std::endl;

return 0;

}

✔ static_cast

static_cast 作用和C语言风格强制转换的效果基本一样，由于没有运行时类型检查来保证转换的安全性，所以这类型的强制转换和C语言风格的强制转换都有安全隐患。

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。注意：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。

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。这种转换的安全性需要开发者来维护。

static_cast不能转换掉原有类型的const、volatile、或者 __unaligned属性。(前两种可以使用const_cast 来去除)

在c++ primer 中说道：任何具有明确定义的类型转换，只要不包含const，都可以使用static_cast。

/* 常规的使用方法 */

float f_pi=3.141592f

int i_pi=static_cast<int>(f_pi); /// i_pi 的值为 3

/* class 的上下行转换 */

class Base{

// something

};

class Sub:public Base{

// something

}

// 上行 Sub -> Base

//编译通过，安全

Sub sub;

Base *base_ptr = static_cast<Base*>(&sub);

// 下行 Base -> Sub

//编译通过，不安全

Base base;

Sub *sub_ptr = static_cast<Sub*>(&base);

✔ dynamic_cast

dynamic_cast强制转换，应该是这四种中最特殊的一个，因为他涉及到面向对象的多态性和程序运行时的状态，也与编译器的属性设置有关，所以不能完全使用C语言的强制转换替代，它也是最常有用的，最不可缺少的一种强制转换。

#include<iostream>

using namespace std;

class Base{

public:

Base() {}

~Base() {}

void print() {

std::cout << "I'm Base" << endl;

}

virtual void i_am_virtual_foo() {}

};

class Sub: public Base{

public:

Sub() {}

~Sub() {}

void print() {

std::cout << "I'm Sub" << endl;

}

virtual void i_am_virtual_foo() {}

};

int main() {

cout << "Sub->Base" << endl;

Sub * sub = new Sub();

sub->print();

Base* sub2base = dynamic_cast<Base*>(sub);

if (sub2base != nullptr) {

sub2base->print();

}

cout << "<sub->base> sub2base val is: " << sub2base << endl;

cout << endl << "Base->Sub" << endl;

Base *base = new Base();

base->print();

Sub *base2sub = dynamic_cast<Sub*>(base);

if (base2sub != nullptr) {

base2sub->print();

}

cout <<"<base->sub> base2sub val is: "<< base2sub << endl;

delete sub;

delete base;

return 0;

}

/* vs2017 输出为下

Sub->Base

I'm Sub

I'm Base

Base->Sub

I'm Base

<base->sub> base2sub val is: 00000000 // VS2017的C++编译器,对此类错误的转换赋值为nullptr

从上边的代码和输出结果可以看出：

对于从子类到基类的指针转换，dynamic_cast 成功转换，没有什么运行异常，且达到预期结果。

而从基类到子类的转换， dynamic_cast 在转换时也没有报错,但是输出给 base2sub 是一个 nullptr ，说明dynami_cast 在程序运行时对类型转换对“运行期类型信息”（Runtime type information，RTTI）进行了检查。

✔ reinterpret_cast

reinterpret_cast是强制类型转换符用来处理无关类型转换的，通常为操作数的位模式提供较低层次的重新解释！但是他仅仅是重新解释了给出的对象的比特模型，并没有进行二进制的转换！

他是用在任意的指针之间的转换，引用之间的转换，指针和足够大的int型之间的转换，整数到指针的转换。

请看一个简单代码：

#include<iostream>

#include<cstdint>

using namespace std;

int main() {

int *ptr = new int(233);

uint32_t ptr_addr = reinterpret_cast<uint32_t>(ptr);

<< "ptr_addr 的值(hex): " << hex << ptr_addr << endl;

delete ptr;

return 0;

}

ptr_addr 的值(hex): 0061e6d8

提供下IBM C++ 对 reinterpret_cast 推荐使用的地方

A pointer to any integral type large enough to hold it （指针转向足够大的整数类型）
A value of integral or enumeration type to a pointer （从整形或者enum枚举类型转换为指针）
A pointer to a function to a pointer to a function of a different type （从指向函数的指针转向另一个不同类型的指向函数的指针）
A pointer to an object to a pointer to an object of a different type （从一个指向对象的指针转向另一个不同类型的指向对象的指针）
A pointer to a member to a pointer to a member of a different class or type, if the types of the members are both function types or object types （从一个指向成员的指针转向另一个指向类成员的指针！或者是类型，如果类型的成员和函数都是函数类型或者对象类型）

下面这个例子来自 MSDN 的一个哈希函数辅助

// expre_reinterpret_cast_Operator.cpp

// compile with: /EHsc

#include <iostream>

// Returns a hash code based on an address

unsigned short Hash(void *p) {

unsigned int val = reinterpret_cast<unsigned int>(p);

return (unsigned short)(val ^ (val >> 16));

}

using namespace std;

int main() {

int a[20];