C++类型转换关键字（*_cast）

分手后的思念是犯贱 2022-02-25 06:24 232阅读 0赞

在C/C++语言中用 (type) value（在C++还可以采用type(value)）来进行显式类型转换（explicit type conversion），常常又被称为强制转换（cast投射/铸模）。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)

(1)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);

(2)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

(3)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。

(4)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。

在这四种强制转换中，static\_cast最常用（目前还没有流行起来，但是被标准C++着力提倡）、dynamic\_cast最重要、const\_cast也有用、而reinterpret\_cast则很少被使用。

C++类型转换关键字（*_cast）

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