C++ 四种类型转换运算符
隱式類型轉換是安全的，顯式類型轉換是有風險的，C語言之所以增加強制類型轉換的語法，就是為了強調風險，讓程序員意識到自己在做什么。
但是，這種強調風險的方式還是比較粗放，粒度比較大，它并沒有表明存在什么風險，風險程度如何。再者，C風格的強制類型轉換統一使用( )，而( )在代碼中隨處可見，所以也不利于使用文本檢索工具定位關鍵代碼。
為了使潛在風險更加細化，使問題追溯更加方便，使書寫格式更加規范，C++ 對類型轉換進行了分類，并新增了四個關鍵字來予以支持，它們分別是：
| static_cast | 用于良性轉換，一般不會導致意外發生，風險很低。 |
| const_cast | 用于 const 與非 const、volatile 與非 volatile 之間的轉換。 |
| reinterpret_cast | 高度危險的轉換，這種轉換僅僅是對二進制位的重新解釋，不會借助已有的轉換規則對數據進行調整，但是可以實現最靈活的 C++ 類型轉換。 |
| dynamic_cast | 借助 RTTI，用于類型安全的向下轉型（Downcasting）。 |
這四個關鍵字的語法格式都是一樣的，具體為：
xxx_cast<newType>(data)newType 是要轉換成的新類型，data 是被轉換的數據。C語言風格的 double 轉 int 的寫法為：
double scores = 95.5; int n = (int)scores;C++ 風格的寫法為：
double scores = 95.5; int n = static_cast<int>(scores);static_cast 關鍵字
static_cast 只能用于良性轉換，這樣的轉換風險較低，一般不會發生什么意外，例如：
原有的自動類型轉換，例如 short 轉 int、int 轉 double、const 轉非 const、向上轉型等；void 指針和具體類型指針之間的轉換，例如void *轉int *、char *轉void *等；有轉換構造函數或者類型轉換函數的類與其它類型之間的轉換，例如 double 轉 Complex（調用轉換構造函數）、Complex 轉 double（調用類型轉換函數）。注意：static_cast 不能用于無關類型之間的轉換，因為這些轉換都是有風險的，例如：
1 . 兩個具體類型指針之間的轉換，例如int *轉double *、Student *轉int *等。不同類型的數據存儲格式不一樣，長度也不一樣，用 A 類型的指針指向 B 類型的數據后，會按照 A 類型的方式來處理數據：如果是讀取操作，可能會得到一堆沒有意義的值；如果是寫入操作，可能會使 B 類型的數據遭到破壞，當再次以 B 類型的方式讀取數據時會得到一堆沒有意義的值。
2 . int 和指針之間的轉換。將一個具體的地址賦值給指針變量是非常危險的，因為該地址上的內存可能沒有分配，也可能沒有讀寫權限，恰好是可用內存反而是小概率事件。
static_cast 也不能用來去掉表達式的 const 修飾和 volatile 修飾。換句話說，不能將 const/volatile 類型轉換為非 const/volatile 類型。
static_cast 是“靜態轉換”的意思，也就是在編譯期間轉換，轉換失敗的話會拋出一個編譯錯誤。
static_cast 的正確用法：
#include <iostream> #include <cstdlib> using namespace std;class Complex{ public:Complex(double real = 0.0, double imag = 0.0): m_real(real), m_imag(imag){ } public:operator double() const { return m_real; } //類型轉換函數 private:double m_real;double m_imag; };int main(){//下面是正確的用法int m = 100;Complex c(12.5, 23.8);long n = static_cast<long>(m); //寬轉換，沒有信息丟失char ch = static_cast<char>(m); //窄轉換，可能會丟失信息int *p1 = static_cast<int*>( malloc(10 * sizeof(int)) ); //將void指針轉換為具體類型指針void *p2 = static_cast<void*>(p1); //將具體類型指針，轉換為void指針double real= static_cast<double>(c); //調用類型轉換函數return 0; }const_cast 關鍵字
const_cast 比較好理解，它用來去掉表達式的 const 修飾或 volatile 修飾。換句話說，const_cast 就是用來將 const/volatile 類型轉換為非 const/volatile 類型。
下面我們以 const 為例來說明 const_cast 的用法：
#include <iostream> using namespace std;int main(){const int n = 100;int *p = const_cast<int*>(&n);*p = 234;cout<<"n = "<<n<<endl;cout<<"*p = "<<*p<<endl;return 0; }運行結果：
n = 100 *p = 234&n用來獲取 n 的地址，它的類型為const int *，必須使用 const_cast 轉換為int *類型后才能賦值給 p。由于 p 指向了 n，并且 n 占用的是棧內存，有寫入權限，所以可以通過 p 修改 n 的值。
有人可能會問，為什么通過 n 和 *p 輸出的值不一樣呢？這是因為 C++ 對常量的處理更像是編譯時期的#define，是一個值替換的過程，代碼中所有使用 n 的地方在編譯期間就被替換成了 100。換句話說，第 8 行代碼被修改成了下面的形式：
cout<<"n = "<<100<<endl;這樣以來，即使程序在運行期間修改 n 的值，也不會影響 cout 語句了。
使用 const_cast 進行強制類型轉換可以突破 C/C++ 的常數限制，修改常數的值，因此有一定的危險性；
reinterpret_cast 關鍵字
reinterpret 是“重新解釋”的意思，顧名思義，reinterpret_cast 這種轉換僅僅是對二進制位的重新解釋，不會借助已有的轉換規則對數據進行調整，非常簡單粗暴，所以風險很高。
reinterpret_cast 可以認為是 static_cast 的一種補充，一些 static_cast 不能完成的轉換，就可以用 reinterpret_cast 來完成，例如兩個具體類型指針之間的轉換、int 和指針之間的轉換（有些編譯器只允許 int 轉指針，不允許反過來）。
下面的代碼代碼演示了 reinterpret_cast 的使用：
#include <iostream> using namespace std;class A{ public:A(int a = 0, int b = 0): m_a(a), m_b(b){} private:int m_a;int m_b; };int main(){//將 char* 轉換為 float*char str[]="http://c.biancheng.net";float *p1 = reinterpret_cast<float*>(str);cout<<*p1<<endl;//將 int 轉換為 int*int *p = reinterpret_cast<int*>(100);//將 A* 轉換為 int*p = reinterpret_cast<int*>(new A(25, 96));cout<<*p<<endl;return 0; }運行結果：
3.0262e+29 25可以想象，用一個 float 指針來操作一個 char 數組是一件多么荒誕和危險的事情，這樣的轉換方式不到萬不得已的時候不要使用。將A轉換為int，使用指針直接訪問 private 成員刺穿了一個類的封裝性，更好的辦法是讓類提供 get/set 函數，間接地訪問成員變量。
dynamic_cast 關鍵字
dynamic_cast 用于在類的繼承層次之間進行類型轉換，它既允許向上轉型（Upcasting），也允許向下轉型（Downcasting）。向上轉型是無條件的，不會進行任何檢測，所以都能成功；向下轉型的前提必須是安全的，要借助 RTTI 進行檢測，所有只有一部分能成功。
dynamic_cast 與 static_cast 是相對的，dynamic_cast 是“動態轉換”的意思，static_cast 是“靜態轉換”的意思。dynamic_cast 會在程序運行期間借助 RTTI 進行類型轉換，這就要求基類必須包含虛函數；static_cast 在編譯期間完成類型轉換，能夠更加及時地發現錯誤。
dynamic_cast 的語法格式為：
dynamic_cast <newType> (expression)newType 和 expression 必須同時是指針類型或者引用類型。換句話說，dynamic_cast 只能轉換指針類型和引用類型，其它類型（int、double、數組、類、結構體等）都不行。
對于指針，如果轉換失敗將返回 NULL；對于引用，如果轉換失敗將拋出std::bad_cast異常。
1 向上轉型（Upcasting）
向上轉型時，只要待轉換的兩個類型之間存在繼承關系，并且基類包含了虛函數（這些信息在編譯期間就能確定），就一定能轉換成功。因為向上轉型始終是安全的，所以 dynamic_cast 不會進行任何運行期間的檢查，這個時候的 dynamic_cast 和 static_cast 就沒有什么區別了。
「向上轉型時不執行運行期檢測」雖然提高了效率，但也留下了安全隱患，請看下面的代碼：
#include <iostream> #include <iomanip> using namespace std;class Base{ public:Base(int a = 0): m_a(a){ }int get_a() const{ return m_a; }virtual void func() const { } protected:int m_a; };class Derived: public Base{ public:Derived(int a = 0, int b = 0): Base(a), m_b(b){ }int get_b() const { return m_b; } private:int m_b; };int main(){//情況①Derived *pd1 = new Derived(35, 78);Base *pb1 = dynamic_cast<Derived*>(pd1);cout<<"pd1 = "<<pd1<<", pb1 = "<<pb1<<endl;cout<<pb1->get_a()<<endl;pb1->func();//情況②int n = 100;Derived *pd2 = reinterpret_cast<Derived*>(&n);Base *pb2 = dynamic_cast<Base*>(pd2);cout<<"pd2 = "<<pd2<<", pb2 = "<<pb2<<endl;cout<<pb2->get_a()<<endl; //輸出一個垃圾值pb2->func(); //內存錯誤return 0; }情況①是正確的，沒有任何問題。對于情況②，pd 指向的是整型變量 n，并沒有指向一個 Derived 類的對象，在使用 dynamic_cast 進行類型轉換時也沒有檢查這一點，而是將 pd 的值直接賦給了 pb（這里并不需要調整偏移量），最終導致 pb 也指向了 n。因為 pb 指向的不是一個對象，所以get_a()得不到 m_a 的值（實際上得到的是一個垃圾值），pb2->func()也得不到 func() 函數的正確地址。
pb2->func()得不到 func() 的正確地址的原因在于，pb2 指向的是一個假的“對象”，它沒有虛函數表，也沒有虛函數表指針，而 func() 是虛函數，必須到虛函數表中才能找到它的地址。
2 向下轉型（Downcasting）
向下轉型是有風險的，dynamic_cast 會借助 RTTI 信息進行檢測，確定安全的才能轉換成功，否則就轉換失敗。那么，哪些向下轉型是安全地呢，哪些又是不安全的呢？下面我們通過一個例子來演示：
運行結果：
Downcasting failed: A* to B* Downcasting failed: A* to C* ------------------------- Downcasting successfully: A* to B* Class D Downcasting successfully: A* to C* Class D這段代碼中類的繼承順序為：A --> B --> C --> D。pa 是A類型的指針，當 pa 指向 A 類型的對象時，向下轉型失敗，pa 不能轉換為B或C類型。當 pa 指向 D 類型的對象時，向下轉型成功，pa 可以轉換為B或C*類型。同樣都是向下轉型，為什么 pa 指向的對象不同，轉換的結果就大相徑庭呢？
編譯器會將存在繼承關系的類的類型信息使用指針“連接”起來，從而形成一個繼承鏈（Inheritance Chain），也就是如下圖所示的樣子：
當使用 dynamic_cast 對指針進行類型轉換時，程序會先找到該指針指向的對象，再根據對象找到當前類（指針指向的對象所屬的類）的類型信息，并從此節點開始沿著繼承鏈向上遍歷，如果找到了要轉化的目標類型，那么說明這種轉換是安全的，就能夠轉換成功，如果沒有找到要轉換的目標類型，那么說明這種轉換存在較大的風險，就不能轉換。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的C++ 四种类型转换运算符的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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