C++四种类型转换介绍

本文的内容结合作者 http://blog.csdn.net/fanyun_01/article/details/51546127和作者 http://www.2cto.com/kf/201408/324929.html 两篇文章而来的

C++中的旧式类型转换分为两种：

1. 隐式类型转换（而对于隐式变换，就是标准的转换，在很多时候，不经意间就发生了，比如int类型和float类型相加时，int类型就会被隐式的转换位float类型，然后再进行相加运算。）；
2. 显式类型转换。
关于强制类型转换的问题，很多书都讨论过，写的最详细的是C++ 之父的《C++的设计和演化》。最好的解决方法就是不要使用C风格的强制类型转换，而是使用标准C++的类型转换符：static_cast, dynamic_cast。标准C++中有四个类型转换符：static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和 const_cast。下面对它们一一进行介绍。

1. static_cast

static_cast的转换格式：static_cast< type-id > ( expression )
该运算符把expression转换为type-id类型，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和子类之间指针或引用的转换。
进行上行转换（把子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子类表示）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。

2. dynamic_cast

主要用于执行“安全的向下转型（safe down casting）”，也就是说，要确定一个对象是否是一个继承体系中的一个特定类型。
dynamic_cast的转换格式：dynamic_cast< type-id > ( expression )
该运算符把expression转换成type-id类型的对象。Type-id必须是类的指针、类的引用或者void*；如果type-id是类指针类型，那么expression也必须是一个指针，如果type-id是一个引用，那么expression也必须是一个引用。
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。
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。在多态类型之间的转换主要使用dynamic_cast，因为类型提供了运行时信息**。

（1）.上行转换
比如B继承自A，B转换为A，进行上行转换时，是安全的，如下：
[cpp] view plain copy print?在CODE上查看代码片派生到我的代码片

#include <iostream>  using namespace std;  class A  {      // ......  };  class B : public A  {      // ......  };  int main()  {      B *pB = new B;      A *pA = dynamic_cast<A *>(pB); // Safe and will succeed  }  

（2）.多重继承之间的上行转换：
C继承自B，B继承自A，这种多重继承的关系；但是，关系很明确，使用dynamic_cast进行转换时，也是很简单的：

class A  {      // ......  };  class B : public A  {      // ......  };  class C : public B  {      // ......  };  int main()  {      C *pC = new C;      B *pB = dynamic_cast<B *>(pC); // OK      A *pA = dynamic_cast<A *>(pC); // OK  }  

而上述的转换，static_cast和dynamic_cast具有同样的效果。而这种上行转换，也被称为隐式转换；比如我们在定义变量时经常这么写：B *pB = new C;这和上面是一个道理的，只是多加了一个dynamic_cast转换符而已。
（3）.转换成void*
可以将类转换成void *，例如：

class A  {  public:      virtual void f(){}      // ......  };  class B  {  public:      virtual void f(){}      // ......  };  int main()  {      A *pA = new A;      B *pB = new B;      void *pV = dynamic_cast<void *>(pA); // pV points to an object of A      pV = dynamic_cast<void *>(pB); // pV points to an object of B  }  

但是，在类A和类B中必须包含虚函数，为什么呢？因为类中存在虚函数，就说明它有想让基类指针或引用指向派生类对象的情况，此时转换才有意义；由于运行时类型检查需要运行时类型信息，而这个信息存储在类的虚函数表中，只有定义了虚函数的类才有虚函数表。

（4）.如果expression是type-id的基类，使用dynamic_cast进行转换时，在运行时就会检查expression是否真正的指向一个type-id类型的对象，如果是，则能进行正确的转换，获得对应的值；否则返回NULL，如果是引用，则在运行时就会抛出异常；例如：

class B  {      virtual void f(){};  };  class D : public B  {      virtual void f(){};  };  void main()  {      B* pb = new D;   // unclear but ok      B* pb2 = new B;      D* pd = dynamic_cast<D*>(pb);   // ok: pb actually points to a D      D* pd2 = dynamic_cast<D*>(pb2);   // pb2 points to a B not a D, now pd2 is NULL  }  

这个就是下行转换，从基类指针转换到派生类指针。
对于一些复杂的继承关系来说，使用dynamic_cast进行转换是存在一些陷阱的；比如，钻石结构：
D类型可以安全的转换成B和C类型，但是D类型要是直接转换成A类型呢？

class A  {      virtual void Func() = 0;  };  class B : public A  {      void Func(){};  };  class C : public A  {      void Func(){};  };  class D : public B, public C  {      void Func(){}  };  int main()  {      D *pD = new D;      A *pA = dynamic_cast<A *>(pD); // You will get a pA which is NULL  }  

如果进行上面的直接转，你将会得到一个NULL的pA指针；这是因为，B和C都继承了A，并且都实现了虚函数Func，导致在进行转换时，无法进行抉择应该向哪个A进行转换。正确的做法是：

int main()  {      D *pD = new D;      B *pB = dynamic_cast<B *>(pD);      A *pA = dynamic_cast<A *>(pB);  } 

这就是我在实现QueryInterface时，得到IUnknown的指针时，使用的是*ppv = static_cast

3. reinpreter_cast

用法：reinpreter_cast(expression)
type-id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，在把该整数转换成原类型的指针，还可以得到原先的指针值）。
该运算符的用法比较多。

这个操作符的转换结果几乎总是与编译平台息息相关。所以reinterpret_cast不具移植性。
reinterpret_cast的最常用用途是转换”函数指针“类型。假设有一个数组，存储的都是函数指针，有特定的类型：
typedef void (*FuncPtr)();//FuncPtr是个指针，指向某个函数。

FuncPtr funcPtrArray[10];//funcPtrArray是个数组，内有10个FuncPtrs。

假设由于某种原因，你希望将以下函数的一个指针放进funcPtrArray中：

int doSomething();

如果没有转型，不可能办到这一点，因为doSomething的类型与funcPtrArray所能接受的不同。funcPtrArray内各函数指针所指函数的返回值是void，但doSomething的返回值却是int：

funPtrArray[0] = &doSomething;//错误！类型不对

使用reinterpret_cast，可以强迫编译器了解你的意图。

funcPtrArray[0] = reinterpret_cast(&doSomething);

4. const_cast

const_cast的转换格式：const_cast (expression)
该运算符用来修改类型的const或volatile属性。除了const 或volatile修饰之外， type_id和expression的类型是一样的。
常量指针被转化成非常量指针，并且仍然指向原来的对象；常量引用被转换成非常量引用，并且仍然指向原来的对象；常量对象被转换成非常量对象。
Volatile和const类试。举如下一例：

#include <iostream>  using namespace std;  class CA  {  public:      CA() :m_iA(10){}      int m_iA;  };  int main()  {      const CA *pA = new CA;      // pA->m_iA = 100; // Error      CA *pB = const_cast<CA *>(pA);      pB->m_iA = 100;      // Now the pA and the pB points to the same object      cout << pA->m_iA << endl;      cout << pB->m_iA << endl;      const CA &a = *pA;      // a.m_iA = 200; // Error      CA &b = const_cast<CA &>(a);      b.m_iA = 200;      // Now the a and the b reference to the same object      cout << b.m_iA << endl;      cout << a.m_iA << endl;  }