深入理解C++(一)類型轉(zhuǎn)換(Type Casting)

[深入理解C++（一）]類型轉(zhuǎn)換（TypeCasting）分類：C/C++2012-10-2821:30394人閱讀評(píng)論(2)收藏舉報(bào)[深入理解C++（一）]類型轉(zhuǎn)換（TypeCasting）

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類型轉(zhuǎn)換就是將給定類型的表達(dá)式轉(zhuǎn)換為另一種類型。C++中的轉(zhuǎn)型可分為兩種：隱式類型轉(zhuǎn)換和顯式類型轉(zhuǎn)換。下面將一一介紹。

一，隱式類型轉(zhuǎn)換隱式類型轉(zhuǎn)換是C中的遺留物，在C++中并不推薦使用（C++有專門的轉(zhuǎn)型操作符，見下文的顯式轉(zhuǎn)型）。將某種類型的對(duì)象拷貝到另一種不同類型的對(duì)象中時(shí)就會(huì)發(fā)生隱式轉(zhuǎn)型。比如異型賦值，返回值（函數(shù)聲明的返回值與代碼塊實(shí)際返回值不同的情況下），按值傳遞異型參數(shù)等情況均會(huì)發(fā)生隱式類型轉(zhuǎn)換。shorta=128;intb;b=a;

如上所示，short類型的對(duì)象被賦值給int型的對(duì)象，這是C++語(yǔ)言內(nèi)建支持的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換。情形一：標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換支持?jǐn)?shù)值類型，bool以及某些指針之間相互轉(zhuǎn)換。注意：某些轉(zhuǎn)換可能會(huì)導(dǎo)致精度丟失，比如從long轉(zhuǎn)換到int。情形二：可被單參調(diào)用（只有一個(gè)參數(shù)或多個(gè)參數(shù)但至少?gòu)牡诙€(gè)參數(shù)起均帶有缺省值）的構(gòu)造函數(shù)或隱式類型轉(zhuǎn)換操作符也會(huì)引起隱式類型轉(zhuǎn)換。比如：classA{};classB{public:B(Aa){}public:B(intc,intd=0);public:operatordouble()const;};Aa;Bb1=a;Bb2=10;Bb3;doubled;d=10+b3;上面的代碼里就存在只帶有一個(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，多個(gè)參數(shù)但至少?gòu)牡诙€(gè)參數(shù)起均帶有缺省值以及用戶自定義類型轉(zhuǎn)換操作符這三種情況。隱式類型轉(zhuǎn)換是件麻煩事，它們很可能導(dǎo)致錯(cuò)誤或非預(yù)期的函數(shù)被調(diào)用（參看ME條款5）；此外C++也不能在一個(gè)轉(zhuǎn)換過程中連續(xù)進(jìn)行多余一次的用戶自定義轉(zhuǎn)換操作（即情形二中的轉(zhuǎn)換），如下所示：接上面的代碼，A（類型的對(duì)象，后略）可被隱式轉(zhuǎn)換為B，B可被隱式轉(zhuǎn)換為C，但A卻非常不合邏輯地不可被隱式轉(zhuǎn)換為C。classC{public:C(Bb){};}Aa;Cc;C=a;//錯(cuò)誤！

因此應(yīng)該盡量避免隱式類型轉(zhuǎn)換，為此C++提供了關(guān)鍵字explicit來規(guī)避可被單參調(diào)用的構(gòu)造函數(shù)引起的隱式類型轉(zhuǎn)換。但標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換以及隱式類型轉(zhuǎn)換操作符引起的轉(zhuǎn)換只能交由那些追求至善至美的程序員來小心處理了。當(dāng)然C++語(yǔ)言還是提供了必要的工具來輔助那些追求至善至美的程序員，這些工具就是下面要講的顯式類型轉(zhuǎn)換關(guān)鍵字：static_cast,const_cast,dynamic_cast以及reinterpret_cast。

二，顯式類型轉(zhuǎn)換C++是一門強(qiáng)類型轉(zhuǎn)換，因此不同自定義類型之間的轉(zhuǎn)換必須進(jìn)行顯式轉(zhuǎn)換，當(dāng)然基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型也可以進(jìn)行顯式轉(zhuǎn)換。shorta=10;intb;b=(int)a;//c-likecastnotationb=int(a);//functionalnotation以上是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型之間進(jìn)行傳統(tǒng)的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。這種強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換可以在兩種指向不同類型對(duì)象的指針之間進(jìn)行，這很可能是相當(dāng)危險(xiǎn)的事情。所以C++提供四種轉(zhuǎn)換操作符來細(xì)分顯式類型轉(zhuǎn)換：static_cast<new_type>(expression)

const_cast<new_type>(expression)

dynamic_cast<new_type>(expression)

reinterpret_cast<new_type>(expression)

static_caststatic_cast很像C語(yǔ)言中的舊式類型轉(zhuǎn)換。它能進(jìn)行基礎(chǔ)類型之間的轉(zhuǎn)換，也能將帶有可被單參調(diào)用的構(gòu)造函數(shù)或用戶自定義類型轉(zhuǎn)換操作符的類型轉(zhuǎn)換，還能在存有繼承關(guān)系的類之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換（即可將基類轉(zhuǎn)換為子類，也可將子類轉(zhuǎn)換為基類），還能將non-const對(duì)象轉(zhuǎn)換為const對(duì)象（注意：反之則不行，那是const_cast的職責(zé)。）。

doubled=3.14159265;inti=static_cast<int>(d);classA{};classB{public:B(Aa){};};Aa;Bb=static_cast<B>(a);classCBase{};classCDerived:publicCBase{};CBase*a=newCBase;CDerived*b=static_cast<CDerived*>(a);

注意：static_cast轉(zhuǎn)換時(shí)并不進(jìn)行運(yùn)行時(shí)安全檢查，所以是非安全的，很容易出問題。因此C++引入dynamic_cast來處理安全轉(zhuǎn)型。

dynamic_cast

dynamic_cast主要用來在繼承體系中的安全向下轉(zhuǎn)型。它能安全地將指向基類的指針轉(zhuǎn)型為指向子類的指針或引用，并獲知轉(zhuǎn)型動(dòng)作成功是否。如果轉(zhuǎn)型失敗會(huì)返回null（轉(zhuǎn)型對(duì)象為指針時(shí)）或拋出異常（轉(zhuǎn)型對(duì)象為引用時(shí)）。dynamic_cast會(huì)動(dòng)用運(yùn)行時(shí)信息（RTTI）來進(jìn)行類型安全檢查，因此dynamic_cast存在一定的效率損失。（我曾見過屬于優(yōu)化代碼80/20法則中的20那一部分的一段游戲代碼，起初使用的是dynamic_cast，后來被換成static_cast以提升效率，當(dāng)然這僅是權(quán)宜之策，并非好的設(shè)計(jì)。）classCBase{};classCDerived:publicCBase{};CBaseb;CBase*pb;CDerivedd;CDerived*pd;pb=dynamic_cast<CBase*>(&d);//ok:derived-to-basepd=dynamic_cast<CDerived*>(&b);//error:base-to-derived

上面的代碼中最后一行VS2010會(huì)報(bào)如下錯(cuò)誤：errorC2683:'dynamic_cast':'CBase'isnotapolymorphictype

IntelliSense:theoperandofaruntimedynamic_castmusthaveapolymorphicclasstype這是因?yàn)閐ynamic_cast只有在基類帶有虛函數(shù)的情況下才允許將基類轉(zhuǎn)換為子類。classCBase{virtualvoiddummy(){}};classCDerived:publicCBase{inta;};intmain(){CBase*pba=newCDerived;CBase*pbb=newCBase;CDerived*pd1,*pd2;pd1=dynamic_cast<CDerived*>(pba);pd2=dynamic_cast<CDerived*>(pbb);return0;}

結(jié)果是：上面代碼中的pd1不為null,而pd2為null。

dynamic_cast也可在null指針和指向其他類型的指針之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，也可以將指向類型的指針轉(zhuǎn)換為void指針（基于此，我們可以獲取一個(gè)對(duì)象的內(nèi)存起始地址constvoid*rawAddress=dynamic_cast<constvoid*>(this);）。

const_cast前面提到const_cast可去除對(duì)象的常量性（const），它還可以去除對(duì)象的易變性（volatile）。const_cast的唯一職責(zé)就在于此，若將const_cast用于其他轉(zhuǎn)型將會(huì)報(bào)錯(cuò)。voidprint(char*str){cout<<str<<endl;}intmain(){constchar*c="sampletext";print(const_cast<char*>(c));return0;}

reinterpret_castreinterpret_cast用來執(zhí)行低級(jí)轉(zhuǎn)型，如將執(zhí)行一個(gè)int的指針強(qiáng)轉(zhuǎn)為int。其轉(zhuǎn)換結(jié)果與編譯平臺(tái)息息相關(guān)，不具有可移植性，因此在一般的代碼中不常見到它。reinterpret_cast常用的一個(gè)用途是轉(zhuǎn)換函數(shù)指針類型，即可以將一種類型的函數(shù)指針轉(zhuǎn)換為另一種類型的函數(shù)指針，但這種轉(zhuǎn)換可能會(huì)導(dǎo)致不正確的結(jié)果?？傊?，reinterpret_cast只用于底層代碼，一般我們都用不到它，如果你的代碼中使用到這種轉(zhuǎn)型，務(wù)必明白自己在干什么。

三，typeid：獲取表達(dá)式的類型typeid定義在標(biāo)準(zhǔn)頭文件<typeinfo>中，用于獲取表達(dá)式的類型，它返回一個(gè)數(shù)據(jù)類型或類名字的字符串。當(dāng)typeid用于自定義類型時(shí)，它使用RTTI信息來獲取對(duì)象的動(dòng)態(tài)類型?；趖ypeid，我們可以構(gòu)建出比較對(duì)象（動(dòng)態(tài)）類型的操作。

四，使用原則：盡量避免類型轉(zhuǎn)換操作；優(yōu)先使用C++風(fēng)格的轉(zhuǎn)型1，鑒于類型轉(zhuǎn)換的隱蔽，不安全，易引起