C++强制类型转换区别 C++中4种强制类型转换的区别详析

前言

C++即支持C风格的类型转换，又有自己风格的类型转换。C风格的转换格式很简单，但是有不少缺点的：

　　1.转换太过随意，可以在任意类型之间转换。你可以把一个指向const对象的指针转换成指向非const对象的指针，把一个指向基类对象的指针转换成一个派生类对象的指针，这些转换之间的差距是非常巨大的，但是传统的C语言风格的类型转换没有区分这些。

　　2.C风格的转换没有统一的关键字和标示符。对于大型系统，做代码排查时容易遗漏和忽略。

　　C++风格完美的解决了上面两个问题。1.对类型转换做了细分，提供了四种不同类型转换，以支持不同需求的转换；2.类型转换有了统一的标示符，利于代码排查和检视。下面分别来介绍这四种转换:static_cast、dynamic_cast、const_cast和reinterpre_cast.

一、static_cast转换

　　1.基本用法：static_cast<type-id> expression

　　2.使用场景：

　　a、用于类层次结构中基类和派生类之间指针或引用的转换

　　上行转换（派生类---->基类）是安全的；

　　下行转换（基类---->派生类）由于没有动态类型检查，所以是不安全的。

　　b、用于基本数据类型之间的转换，如把int转换为char，这种带来安全性问题由程序员来保证

　　c、把空指针转换成目标类型的空指针

　　d、把任何类型的表达式转为void类型

　　3.使用特点

　　a、主要执行非多态的转换操作，用于代替C中通常的转换操作

　　b、隐式转换都建议使用static_cast进行标明和替换

二、dynamic_cast转换

　　1.基本用法：dynamic_cast<type-id> expression

　　2.使用场景：只有在派生类之间转换时才使用dynamic_cast，type-id必须是类指针，类引用或者void*。

　　3.使用特点：

　　a、基类必须要有虚函数，因为dynamic_cast是运行时类型检查，需要运行时类型信息，而这个信息是存储在类的虚函数表中，只有一个类定义了虚函数，才会有虚函数表（如果一个类没有虚函数，那么一般意义上，这个类的设计者也不想它成为一个基类）。

　　b、对于下行转换，dynamic_cast是安全的（当类型不一致时，转换过来的是空指针），而static_cast是不安全的（当类型不一致时，转换过来的是错误意义的指针，可能造成踩内存，非法访问等各种问题）

　　c、dynamic_cast还可以进行交叉转换

三、const_cast转换

　　1.基本用法：const_cast<type-id>expression

　　2.使用场景：

　　a、常量指针转换为非常量指针，并且仍然指向原来的对象

　　b、常量引用被转换为非常量引用，并且仍然指向原来的对象

　　3.使用特点：

　　a、cosnt_cast是四种类型转换符中唯一可以对常量进行操作的转换符

　　b、去除常量性是一个危险的动作，尽量避免使用。一个特定的场景是：类通过const提供重载时，一般都是非常量函数调用const_cast<const T>将参数转换为常量，然后调用常量函数，然后得到结果再调用const_cast <T>去除常量性。

四、reinterpret_cast转换

　　1.基本用法:reinterpret_cast<type-id>expression

　　2.使用场景：不到万不得已，不用使用这个转换符，高危操作

　　3.使用特点：　　

　　a、reinterpret_cast是从底层对数据进行重新解释，依赖具体的平台，可移植性差

　　b、reinterpret_cast可以将整型转换为指针，也可以把指针转换为数组

　　c、reinterpret_cast可以在指针和引用里进行肆无忌惮的转换

五、各种转换之间的比较

　　1.static_cast和dynamic_cast

class Base
{
 public:
 Base(int c = 2):_c(c){}
 public:
 int _c;
};
class Derived:public Base
{
 public:
 int _d;
 int _e;
};
int main(void)
{
 int tempA = 2;
 int tempB = 3;
 Base base;
 
 /*1.无编译告警，但是危险操作，譬如说调用drvPtrA->_d会造成不可预知的后果*/
 Derived *drvPtrA = static_cast<Derived *>(&base);
 
 drvPtrA->_d = 4;
 drvPtrA->_e = 5;
 /*2.输出:tempA为5，tempB为4,踩内存了（机器信息：32位ubuntu，编译器clang++）*/
 cout<<tempA<<endl;
 cout<<tempB<<endl;
 
 /*3.Base中没有虚函数，无法查看运行时信息，编译不过*/
 Derived *drvPtrB = dynamic_cast<Derived *>(base);

 return 0;
}

　　在基类派生类互相转换时，虽然static_cast是在编译期完成，效率更高，但是不安全，上例中就示范了一个踩内存的例子。相比之下因为dynamic_cast可以查看运行时信息，上例如果Base含有虚函数，那么drvPtrB就是一个空指针（这可比踩内存什么的好多了），不能操作Derived中_d的数据从而保证安全性，所以应该优先使用dynamic_cast。

　　2.static_cast和reinterpret_cast

class BaseA
{
 public:
 BaseA(int c = 2):_c(c){}
 int _c;
};
class BaseB
{
 public:
 BaseB(int d = 3):_d(d){}
 int _d;
};
int main(void)
{
 BaseA baseA;
 /*1.编译不过*/
 BaseB *baseB = static_cast<BaseB *>(&baseA);
 /*2.无任何编译告警，编译通过,正常运行*/
 BaseB *baseC = reinterpret_cast<BaseB *>(&baseA);
 cout<<baseC->_d<<endl;

 return 0;
}

　　static_cast虽然也不是一种绝对安全的转换，但是它在转换时，还是会进行必要的检测（诸如指针越界计算，类型检查）。reinterpret_cast完全是肆无忌惮，直接从二进制开始重新映射解释，是极度不安全的，再次提醒，不到万不得已，不要使用。

总结