C++强制类型转换：static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast

1. c强制转换与c++强制转换

c语言强制类型转换主要用于基础的数据类型间的转换，语法为：

(type-id)expression//转换格式1

type-id(expression)//转换格式2

c++除了能使用c语言的强制类型转换外，还新增了四种强制类型转换：static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast，主要运用于继承关系类间的强制转化，语法为：

static_cast<new_type>      (expression)
dynamic_cast<new_type>     (expression)
const_cast<new_type>       (expression)
reinterpret_cast<new_type> (expression)

备注：new_type为目标数据类型，expression为原始数据类型变量或者表达式。

《Effective C++》中将c语言强制类型转换称为旧式转型，c++强制类型转换称为新式转型。

2. static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast

•  static_cast

static_cast相当于传统的C语言里的强制转换，该运算符把expression转换为new_type类型，用来强迫隐式转换，例如non-const对象转为const对象，编译时检查，用于非多态的转换，可以转换指针及其他，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（父类）和派生类（子类）之间指针或引用的转换。

进行上行转换（把派生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派生类表示）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。

基本数据类型转换：

char a = ‘a‘;
int b = static_cast<char>(a);//正确，将char型数据转换成int型数据

double *c = new double;
void *d = static_cast<void*>(c);//正确，将double指针转换成void指针

int e = 10;
const int f = static_cast<const int>(e);//正确，将int型数据转换成const int型数据

const int g = 20;
int h = static_cast<int>(g);//错误，不能转换掉g的const属性

类间转换：

• dynamic_cast

dynamic_cast<type*>(e)
dynamic_cast<type&>(e)
dynamic_cast<type&&>(e)

　　type必须是一个类类型，在第一种形式中，type必须是一个有效的指针，在第二种形式中，type必须是一个左值，在第三种形式中，type必须是一个右值。在上面所有形式中，e的类型必须符合以下三个条件中的任何一个：e的类型是是目标类型type的公有派生类、e的类型是目标type的共有基类或者e的类型就是目标type的的类型。如果一条dynamic_cast语句的转换目标是指针类型并且失败了，则结果为0。如果转换目标是引用类型并且失败了，则dynamic_cast运算符将抛出一个std::bad_cast异常(该异常定义在typeinfo标准库头文件中)。e也可以是一个空指针，结果是所需类型的空指针。

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（cross cast）。

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。dynamic_cast是唯一无法由旧式语法执行的动作，也是唯一可能耗费重大运行成本的转型动作。

基本数据类型转换：

类类间转换：

• const_cast

const_cast，用于修改类型的const或volatile属性。

该运算符用来修改类型的const(唯一有此能力的C++-style转型操作符)或volatile属性。除了const 或volatile修饰之外， new_type和expression的类型是一样的。

①常量指针被转化成非常量的指针，并且仍然指向原来的对象；

②常量引用被转换成非常量的引用，并且仍然指向原来的对象；

③const_cast一般用于修改底指针。如const char *p形式。

基本数据类型转换：

类类间转换：

• reinterpret_cast

new_type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，再把该整数转换成原类型的指针，还可以得到原先的指针值）。

reinterpret_cast意图执行低级转型，实际动作（及结果）可能取决于编辑器，这也就表示它不可移植。

　　基本数据类型转换：

　　类类间转换：

3. c++强制转换注意事项

• 新式转换较旧式转换更受欢迎。原因有二，一是新式转型较易辨别，能简化“找出类型系统在哪个地方被破坏”的过程；二是各转型动作的目标愈窄化，编译器愈能诊断出错误的运用。
• 尽量少使用转型操作，尤其是dynamic_cast，耗时较高，会导致性能的下降，尽量使用其他方法替代。

参考资料：

a):http://en.cppreference.com/w/cpp/language/static_cast

b):http://en.cppreference.com/w/cpp/language/dynamic_cast

c):http://en.cppreference.com/w/cpp/language/const_cast

d):http://en.cppreference.com/w/cpp/language/reinterpret_cast

e):《Effective C++》条款27:尽量少做转型动作

f): 百度百科

g) 《C++ Primer》