【C++】类型转换

• 引言

　　C++风格的四种类型转换方法：static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、const_cast。

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• static_cast

　　使用 static_cast 可以进行接近C风格的静态转换，但增加了安全性考虑。

double d = 3.14;
int i = static_cast<int> (d);

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• dynamic_cast

　　上行转换（子类指针转父类指针）一般是安全的，当然必须得 public 继承才合法。下行转换（父类指针转子类指针）很可能不安全（例如当指针指向父类对象时）。

　　可以采用 dynamic_cast<type> (expression) 动态转换的条件是：type为指针或引用，下行转换时基类为多态（有虚函数，从而可以在虚表中放一个类型信息指针—— dynamic_cast 的一种典型实现）。对于不安全的指针下行转换，dynamic_cast 返回 NULL。

class Dad {};
class Son: public Dad
{
public:
    void func ();
};

int main ()
{
    Dad d;
    Son *s1 = (Son*) &d;  // 编译通过
    s1->func ();  // 运行出错
    Son *s2 = static_cast<Son*> (&d);  // 编译报错: 无法转换
    s2->func ();
    Son *s3 = dynamic_cast<Son*> (&d);  // 编译报错: Dad不是多态类型, 除非Dad中有虚函数
}

class Dad
{
    virtual void func ();
};
class Son: public Dad {};

int main ()
{
    Son son;
    Dad *pd = dynamic_cast<Dad*> (&son);  // 上行转换, ok
    Dad dad;
    Son *ps = dynamic_cast<Son*> (&dad);  // 下行转换, ps=0

    Dad *pdad = new Dad, *pson = new Son;
    ps = dynamic_cast<Son*> (pdad);  // 下行转换, ps=0
    ps = dynamic_cast<Son*> (pson);  // 下行转换, ok
}

　　如上面这个例子所示，对指针下行转换时，如果失败 dynamic_cast 会返回0；而对引用下行转换时，如果失败会抛出 bad_cast 异常。

void f (Dad &dad)
{
    try {
        Son &son = dynamic_cast<Son&> (dad);
    }
    catch ( bad_cast ) {
        // 异常处理
    }
}

　　当转换源指针或目标指针为 void * 时，dynamic_cast 总认为安全。目标指针为 void * 可以用于确定多态类型的对象的起始地址。

class A
{
    virtual void func ();
};

int main ()
{
    A *a = new A;
    void *v = dynamic_cast<void*> (a);  // 同样要求A多态
    a = dynamic_cast<A*> (v);
}

　　和 typeid 一样，dynamic_cast 使用了“运行时类型信息” RTTI（Run Time Type Information），某些平台可能不支持。

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• reinterpret_cast

　　使用 reinterpret_cast<type> (expression) 可以在指针之间或指针与整数之间转换类型，同样要求 type 为指针或引用。

int *p = new int;
long i = reinterpret_cast<long> (p);
p = 0;  // p 不再指向 new int
p = reinterpret_cast<int*> i;  // p 重新指向 new int

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• const_cast

　　使用 const_cast 可以将常量转换为变量，去除 const 属性。

const char *str = "hello";
char *s = const_cast<char*> (str);

　　在类 A 的 const 成员函数中，如果想要修改 A 的成员变量，可以先将 this 强制去除 const 属性。但当对象本身就是常量时，结果将不可预见。

class A
{
    bool m;
public:
    void func () const
    {
        A *a = const_cast<A*> (this);  // 强制去除const属性
        a->m = true;
    }
};

int main ()
{
    A a1;
    const A a2;
    a1.func ();  // ok
    a2.func ();  // 无定义行为
}

　　因此，令某些成员变量可被 const 成员函数修改的更好的解决方案是，将成员变量声明为 mutable，或者将这些成员变量封装到结构体指针中。

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• 结语

　　无。