C++如何強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換

小編給大家分享一下C++如何強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

一、C強(qiáng)制轉(zhuǎn)換

C語言中的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換主要用于普通數(shù)據(jù)類型、指針的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，沒有類型檢查，轉(zhuǎn)換不安全，

語法為：

(type-id)expression//轉(zhuǎn)換格式1
type-id(expression)//轉(zhuǎn)換格式2（基本已經(jīng)不用了）

二、C++強(qiáng)制轉(zhuǎn)換

C++除了能使用c語言的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換外，還新增了四種強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換：static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast，

主要運(yùn)用于繼承關(guān)系類間的強(qiáng)制轉(zhuǎn)化，語法為：

//靜態(tài)轉(zhuǎn)換
static_cast<new_type>      (expression)
//動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換
dynamic_cast<new_type>     (expression) 
//常量轉(zhuǎn)換
const_cast<new_type>       (expression) 
//重新解釋轉(zhuǎn)換
reinterpret_cast<new_type> (expression)

其中new type為轉(zhuǎn)換后的新類型，expression為舊類型

1、static_cast 靜態(tài)轉(zhuǎn)換（編譯時(shí)檢查）

用法：  static_cast <類型說明符> （變量或表達(dá)式）

static_cast靜態(tài)轉(zhuǎn)換相當(dāng)于C語言中的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，但不能實(shí)現(xiàn)普通指針數(shù)據(jù)（空指針除外）的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，一般用于父類和子類指針、引用間的相互轉(zhuǎn)換。

用于類層次結(jié)構(gòu)中基類（父類）和派生類（子類）之間 指針 或 引用 的轉(zhuǎn)換。不管是否發(fā)生多態(tài)，父子之間互轉(zhuǎn)時(shí)，編譯器都不會(huì)報(bào)錯(cuò)。

• （1）進(jìn)行 上行轉(zhuǎn)換 （把派生類的指針或引用轉(zhuǎn)換成基類表示）是 安全 的；

• （2）進(jìn)行 下行轉(zhuǎn)換 （把基類指針或引用轉(zhuǎn)換成派生類表示）時(shí)，由于沒有動(dòng)態(tài)類型檢查，所以是 不安全 的，但是編譯器不會(huì)報(bào)錯(cuò)。
  

用于基本數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換，如把int轉(zhuǎn)換成char，把int轉(zhuǎn)換成enum。這種轉(zhuǎn)換的安全性也要開發(fā)人員來保證。

把空指針轉(zhuǎn)換成目標(biāo)類型的空指針。

把任何指針類型轉(zhuǎn)換成空指針類型。

注意：static_cast不能轉(zhuǎn)換掉expression的const、volatile、或者_(dá)_unaligned屬性

如果涉及到類的話，static_cast只能在有相互聯(lián)系的類型中進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換,不一定包含虛函數(shù)。

在C++語言中static_cast用于數(shù)據(jù)類型的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，強(qiáng)制將一種數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為另一種數(shù)據(jù)類型。例如將整型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)。

[例1]C語言所采用的類型轉(zhuǎn)換方式：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
 int a = 10;
 int b = 3;
 double result = (double)a / (double)b;

 cout << result << endl; // 3.33333

 return 0;
}

例1中將整型變量a和b轉(zhuǎn)換為雙精度浮點(diǎn)型，然后相除。在C++語言中，我們可以采用static_cast關(guān)鍵字來進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，如下所示。

[例2]static_cast關(guān)鍵字的使用：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
 int a = 10;
 int b = 3;
 double result = static_cast<double> (a) / static_cast<double> (b);
 //其實(shí)寫一個(gè) static_cast<double> 就行
 
 cout << result << endl; // 3.33333

 return 0;
}

在本例中同樣是將整型變量a轉(zhuǎn)換為雙精度浮點(diǎn)型。采用static_cast進(jìn)行強(qiáng)制數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換時(shí)，將想要轉(zhuǎn)換成的數(shù)據(jù)類型放到尖括號(hào)中，將待轉(zhuǎn)換的變量或表達(dá)式放在元括號(hào)中。

2、const_cast 常量轉(zhuǎn)換

在C語言中，const限定符通常被用來限定變量，用于表示該變量的值不能被修改。

上邊的 static_cast 不能將 const int* 轉(zhuǎn)成 int* ，const_cast 就可以，

用法：  const_cast<type-i> (expression)

const_cast ，用于修改類型的const或volatile屬性，只能對(duì)是 引用 或者 指針 的變量添加或移除const。（除了const 或volatile修飾之外， type_id和expression的類型是一樣的。）

const_cast則正是用于強(qiáng)制去掉這種不能被修改的常數(shù)特性，但需要特別注意的是const_cast不是用于去除變量的常量性，而是去除 指向常數(shù)對(duì)象的指針或引用 的常量性，其去除常量性的對(duì)象必須為指針或引用。

• 常量指針被轉(zhuǎn)化成非常量指針，并且仍然指向原來的對(duì)象；

• 常量引用被轉(zhuǎn)換成非常量引用，并且仍然指向原來的對(duì)象；常量對(duì)象被轉(zhuǎn)換成非常量對(duì)象。

int main()
{
    const int a = 10;
    const int* p = &a;
    int* q = const_cast<int*>(p);
    *q = 20;    //fine

    cout << "a=" << a << " " << "&a = " << &a << endl;
    cout << "*p=" << *p << " " << "p = " << p << endl;
    cout << "*q=" << *q << " " << "q = " << q << endl;

    return 0;
}

//a = 10 & a = 012FFC10
//* p = 20 p = 012FFC10
//* q = 20 q = 012FFC10

int main() {
    int c = 11;
    const int a = c;
    const int* p = &a;
    int* q = const_cast<int*>(p);
    *q = 20;    //fine

    cout << "a=" << a << " " << "&a = " << &a << endl;
    cout << "*p=" << *p << " " << "p = " << p << endl;
    cout << "*q=" << *q << " " << "q = " << q << endl;

    return 0;
}

//a = 20 &a = 007BFD64
//* p = 20 p = 007BFD64
//* q = 20 q = 007BFD64

int main() {
    const int c = 11;
    const int a = c;
    const int* p = &a;
    int* q = const_cast<int*>(p);
    *q = 20;    //fine

    cout << "a=" << a << " " << "&a = " << &a << endl;
    cout << "*p=" << *p << " " << "p = " << p << endl;
    cout << "*q=" << *q << " " << "q = " << q << endl;

    return 0;
}

//a = 11 & a = 00EFFB44
//* p = 20 p = 00EFFB44
//* q = 20 q = 00EFFB44

查看運(yùn)行結(jié)果，問題來了，指針p和指針q都是指向a變量的，指向地址相同，而且經(jīng)過調(diào)試發(fā)現(xiàn)012FFC10地址內(nèi)的值確實(shí)由10被修改成了20，這是怎么一回事呢？為什么a的值打印出來還是10呢？

其實(shí)這是一件好事，我們要慶幸a變量最終的值沒有變成20！變量a一開始就被聲明為一個(gè)常量變量，不管后面的程序怎么處理，它就是一個(gè)常量，就是不會(huì)變化的。試想一下如果這個(gè)變量a最終變成了20會(huì)有什么后果呢？對(duì)于這些簡短的程序而言，如果最后a變成了20，我們會(huì)一眼看出是q指針修改了，但是一旦一個(gè)項(xiàng)目工程非常龐大的時(shí)候，在程序某個(gè)地方出現(xiàn)了一個(gè)q這樣的指針，它可以修改常量a，這是一件很可怕的事情的，可以說是一個(gè)程序的漏洞，畢竟將變量a聲明為常量就是不希望修改它，如果后面能修改，這就太恐怖了。

我們稱“*q=20”語句為未定義行為語句，所謂的未定義行為是指在標(biāo)準(zhǔn)的C++規(guī)范中并沒有明確規(guī)定這種語句的具體行為，該語句的具體行為由編譯器來自行決定如何處理。對(duì)于這種未定義行為的語句我們應(yīng)該盡量予以避免！

3、reinterpret_cast 重新解釋轉(zhuǎn)換

在C++語言中，reinterpret_cast 主要有三種強(qiáng)制轉(zhuǎn)換用途：

• 改變指針或引用的類型

• 將指針或引用轉(zhuǎn)換為一個(gè)足夠長度的整形

• 將整型轉(zhuǎn)換為指針或引用類型

用法：  reinterpret_cast<type_id> (expression)

type-id必須是一個(gè)指針、引用、算術(shù)類型、函數(shù)指針或者成員指針。

它可以把一個(gè)指針轉(zhuǎn)換成一個(gè)整數(shù)，也可以把一個(gè)整數(shù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)指針（先把一個(gè)指針轉(zhuǎn)換成一個(gè)整數(shù)，在把該整數(shù)轉(zhuǎn)換成原類型的指針，還可以得到原先的指針值）。

我們映射到的類型僅僅是為了故弄玄虛和其他目的，這是所有映射中最危險(xiǎn)的。(這句話是C++編程思想中的原話)。因此, 你需要謹(jǐn)慎使用 reinterpret_cast。

int *a = new int;
double *d = reinterpret_cast<double *>(a);

在上面代碼中，將整型指針通過reinterpret_cast強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成了雙精度浮點(diǎn)型指針。
reinterpret_cast可以將指針或引用轉(zhuǎn)換為一個(gè)足夠長度的整形，此中的足夠長度具體長度需要多少則取決于操作系統(tǒng)，如果是32位的操作系統(tǒng)，就需要4個(gè)字節(jié)及以上的整型，如果是64位的操作系統(tǒng)則需要8個(gè)字節(jié)及以上的整型。

typedef void (* FUNC)();
int DoSomething (int i)
{
    cout<< "DoSomething" <<endl;
 return 0; 
}

void Test () {
 // reinterpret_cast可以編譯器以FUNC的定義方式去看待DoSomething函數(shù)
 // 所以非常的BUG，下面轉(zhuǎn)換函數(shù)指針的代碼是不可移植的，所以不建議這樣用
 // C++不保證所有的函數(shù)指針都被一樣的使用，所以這樣用有時(shí)會(huì)產(chǎn)生不確定的結(jié)果 
 FUNC f = reinterpret_cast<FUNC>(DoSomething);
 f();
}

4、dynamic_cast 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換（運(yùn)行時(shí)檢查）

主要用于類層次結(jié)構(gòu)中基類（父類）和派生類（子類）之間指針或引用的轉(zhuǎn)換（只能用于類間轉(zhuǎn)換，支持類間交叉轉(zhuǎn)換，不能操作普通數(shù)據(jù)。）

（1）在類的轉(zhuǎn)換時(shí)，在類層次間進(jìn)行上行轉(zhuǎn)換時(shí)，dynamic_cast和static_cast的效果是一樣的。在進(jìn)行下行轉(zhuǎn)換時(shí)，dynamic_cast具有類型檢查的功能，比static_cast更安全。

• 向上轉(zhuǎn)換，即為子類指針指向父類指針（一般不會(huì)出問題）；向下轉(zhuǎn)換，即將父類指針轉(zhuǎn)化子類指針。

• 向下轉(zhuǎn)換的成功與否還與將要轉(zhuǎn)換的類型有關(guān)，即要轉(zhuǎn)換的指針指向的對(duì)象的實(shí)際類型與轉(zhuǎn)換以后的對(duì)象類型一定要相同，否則轉(zhuǎn)換失敗。

• 在C++中，編譯期的類型轉(zhuǎn)換有可能會(huì)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，特別是涉及到類對(duì)象的指針或引用操作時(shí)，更容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。Dynamic_cast操作符則可以在運(yùn)行期對(duì)可能產(chǎn)生問題的類型轉(zhuǎn)換進(jìn)行測試。
  

（2）發(fā)生多態(tài)時(shí)，允許互相轉(zhuǎn)換。
（3）無繼承關(guān)系的類之間也可以相互轉(zhuǎn)換，類之間的交叉轉(zhuǎn)換。
（4）如果dynamic_cast語句的轉(zhuǎn)換目標(biāo)是指針類型并且失敗了，則結(jié)果為0。如果轉(zhuǎn)換目標(biāo)是引用類型并且失敗了，則dynamic_cast運(yùn)算符將拋出一個(gè)std::bad_cast異常
（5）使用 dynamic_cast 進(jìn)行轉(zhuǎn)換的，基類中一定要有虛函數(shù)，否則編譯不通過（類中存在虛函數(shù)，就說明它有想要讓基類指針或引用指向派生類對(duì)象的情況，此時(shí)轉(zhuǎn)換才有意義）。這是由于運(yùn)行時(shí)類型檢查需要運(yùn)行時(shí)類型信息，而這個(gè)信息存儲(chǔ)在類的虛函數(shù)表中，只有定義了虛函數(shù)的類才有虛函數(shù)表。

class base {
public:
    void print1() { cout << "in class base" << endl; }
};

class derived : public base {
public:
    void print2() { cout << "in class derived" << endl; }
};

int main() {
    derived* p, * q;
    // p = new base; //  Compilr Error: 無法從 "base * " 轉(zhuǎn)換為 "derived * "

    // Compile Error: Cannot cast from 'base*' to 'derived*' via dynamic_cast: expression type is not polymorphic(多態(tài)的)
    // p = dynamic_cast<derived *>(new base);

    q = static_cast<derived*>(new base); // ok, but not recommended(推薦)

    q->print1(); // in class base
    q->print2(); // in class derived
    
    return 0;
}

從上邊的代碼可以看出用一個(gè)派生類的指針是不能直接指向一個(gè)基類的對(duì)象的，會(huì)出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤。用 dynamic_cast 的話也會(huì)編譯錯(cuò)誤，提示我們基類不是多態(tài)的，也就是基類中沒有虛函數(shù)?？梢钥吹?static_cast 是可以編譯通過的，且輸出結(jié)果看起來都是對(duì)的

static_cast 強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換時(shí)并不具有保證類型安全的功能，而 C++ 提供的 dynamic_cast 卻能解決這一問題，dynamic_cast 可以在程序運(yùn)行時(shí)檢測類型轉(zhuǎn)換是否類型安全。當(dāng)然 dynamic_cast 使用起來也是有條件的，它要求所轉(zhuǎn)換的 expression 必須包含多態(tài)類類型（即至少包含一個(gè)虛函數(shù)的類）。

三、要點(diǎn)總結(jié)

• static_cast：在功能上基本上與C風(fēng)格的類型轉(zhuǎn)換一樣強(qiáng)大，含義也一樣。它有功能上的限制。例如，你不能用static_cast像用C風(fēng)格轉(zhuǎn)換一樣把struct轉(zhuǎn)換成int類型或者把double類型轉(zhuǎn)換成指針類型。另外，static_cast不能從表達(dá)式中去除const屬性，因?yàn)榱硪粋€(gè)新的類型轉(zhuǎn)換符const_cast有這樣的功能?？梢造o態(tài)決議出類型的轉(zhuǎn)換可能性，即使是在繼承體系中，即使包括了多重繼承和虛繼承，只要可以進(jìn)行靜態(tài)決議就可以轉(zhuǎn)換成功

• const_cast：用于類型轉(zhuǎn)換掉表達(dá)式的const或volatile屬性。通過使用const_cast，你向人們和編譯器強(qiáng)調(diào)你通過類型轉(zhuǎn)換想做的只是改變一些東西的constness或者volatieness屬性。這個(gè)含義被編譯器所約束。如果你試圖使用const_cast來完成修改constness或者volatileness屬性之外的事情，你的類型轉(zhuǎn)換將被拒絕。

• reinterpret_cast：使用這個(gè)操作符的類型轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換結(jié)果幾乎都是執(zhí)行期定義。因此，使用reinterpret_cast的代碼很難移植。reinterpret_casts的最普通的用途就是在函數(shù)指針類型之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

• dynamic_cast：它被用于安全地沿著類的繼承關(guān)系向下進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換。這就是說，你能用dynamic_cast把指向基類的指針或引用轉(zhuǎn)換成指向其派生類或其兄弟類的指針或引用，而且你能知道轉(zhuǎn)換是否成功。失敗的轉(zhuǎn)換將返回空指針（當(dāng)對(duì)指針進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換時(shí)）或者拋出異常（當(dāng)對(duì)引用進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換時(shí)）。

RTTI(Run-time Type identification)  ：

通過運(yùn)行時(shí)類型信息程序能夠使用 基類的指針或引用 來檢查這些指針或引用所指的對(duì)象的實(shí)際派生類型。（運(yùn)行時(shí)類型識(shí)別）

（1）typeid操作符，返回指針和引用所指的實(shí)際類型：

可以判斷變量的類型，可以判斷兩個(gè)變量的類型是否相同，可以打印變量的類型(name())

比如：
typeid(a).name()就能知道變量a是什么類型

（2）dynamic_cast操作符，將基類類型的指針或引用安全地轉(zhuǎn)換為派生類型的指針或引用：

利用RTTI技術(shù)進(jìn)行識(shí)別的父子類指針間轉(zhuǎn)化。會(huì)阻止原生的父類指針轉(zhuǎn)換為子類指針。阻止的方式是扔出一個(gè)bad_cast異常，且表達(dá)式的值變?yōu)?code>NULL。

以上是“C++如何強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！相信大家都有了一定的了解，希望分享的內(nèi)容對(duì)大家有所幫助，如果還想學(xué)習(xí)更多知識(shí)，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道！