【C++深度解析】8、C++ 中的类型转换

1 C 方式的强制类型转换

• (Type)(Expression)
• Type (Expression)

直接看编程实验：粗暴的类型转换

// 8-1.c
#include<stdio.h>
typedef void(PF)(int);		// 定义函数类型 void(int)
struct Pointer
{
    int x;
    int y;
};
int main()
{
    int v = 0x12345;
    PF* pf = (PF*)v;		// 定义函数指针，将 int 值转换为函数指针
    char c = char(v);		// 将 int 强制转换为 char
    Pointer* p = (Pointer*)v;	// 将 int 值强制转换为结构体指针
    pf(5);
    printf("p->x = %d\n", p->x);
    printf("p->y = %d\n", p->y);
    return 0;
}

上面的转换非常粗暴，在 C 语言中允许这种粗暴的类型转换，int 型的变量 v 显然不是函数 pf 的入口地址，所以无法访问。将 int 值转换为结构体指针将产生不可预测的错误。

编译运行：

$ g++ 8-1.c -o 8-1
$ ./8-1
段错误 (核心已转储)

虽然可以编译通过，但是产生了不可预知的错误，程序发生段错误。

1.1 C强制类型转换存在的问题

• 过于粗暴，任意类型之间都可以进行转换，编译器很难判断其正确性
• 难以定位，无法快速定位哪里进行了强制类型转换

2 新式类型转化

为了解决 C 语言中的强制类型转换问题，C++ 将强制类型转换分为 4 种不同的类型

1、static_cast 强制类型转换

• 用于基本类型间的转换
• 不能用于基本类型指针间的转换
• 用于有继承关系类对象之间的转换和类指针之间的转换

2、const_cast 强制类型转换

• 用于去除变量的只读属性
• 强制转换的目标类型必须是指针或引用

3、reinterpret_cast 强制类型转换

• 用于指针类型间的强制转换
• 用于整数和指针间的强制转换

4、dynamic_cast 强制类型转换

• 用于有继承关系的类指针间的转换
• 用于有交叉关系的类指针间的转换
• 具有类型检查功能
• 需要虚函数的支持

实例分析：新型类型转换初探

代码略长，我们一点点分析

// 8-2.c
#include<stdio.h>
void static_cast_demo()
{
    int i = 0x12345;
    char c = 'c';
    int* pi = &i;
    char* pc = &c;

    c = static_cast<char>(i);
    // pc = static_cast<char*>(pi);    // errror，不能用于基本类型指针间的转换
}
void const_cast_demo()
{
    const int& j = 1;
    int& k = const_cast<int&>(j);
    const int x = 2;
    int& y = const_cast<int&>(x);
    // int z = const_cast<int>(x);      // error，强制转换的目标类型必须是指针或引用
    k = 5;
    printf("k = %d\n", k);
    printf("j = %d\n", j);

    y = 8;
    printf("x = %d\n", x);
    printf("y = %d\n", y);
    printf("&x = %p\n", &x);
    printf("&y = %p\n", &y);
}
void reinterpret_cast_demo()
{
    int i = 0;
    char c = 'c';
    int* pi = &i;
    char* pc = &c;
    pc = reinterpret_cast<char*>(pi);
    pi = reinterpret_cast<int*>(pc);
    pi = reinterpret_cast<int*>(i);
    // c = reinterpret_cast<char>(i);      // error，不能基本类型到基本类型
}
void dynamic_cast_demo()
{
    int i = 0;
    int* pi = &i;
    // char* pc = dynamic_cast<char*>(pi); // error，类指针间的转换，需要虚函数支持
}
int main()
{
    static_cast_demo();
    const_cast_demo();
    reinterpret_cast_demo();
    dynamic_cast_demo();
    return 0;
}

• 第 15 行，const int& j = 1; 定义了一个只读属性的变量 j，16 行的引用 k，去除了只读属性，所以修改 k 值时，j 和 k 的值都发生改变。
• 第 17 行，const int x = 2; 定义了一个真正的常量 x，第 18 行 int& y = const_cast<int&>(x); ，引用本质上是常量指针，取地址操纵将会为对应的常量分配存储空间，修改 y 值修改的是存储空间的值，符号表中的值没有改变。

$ g++ 8-2.c -o 8-2
$ ./8-2
k = 5
j = 5
x = 2
y = 8
&x = 0x7ffd88d011d8
&y = 0x7ffd88d011d8

学习了这四种 C++ 中的类型转换，就应该首选这四种类型转换，而不是 C 语言中的强制类型转换。

3 小结

1、C 方式的强制类型转换过于粗暴，潜在问题不易发现，不易在代码中定位

2、C++ 中的新式类型转换

• 编译器能够帮助检查潜在的问题
• 非常方便的在代码中定位
• 支持动态类型识别（dynamic_cast）