C 強制型別轉換

c++ 相容 c，對於c語言的型別轉換也是支援的。但是c風格的型別轉換有很多缺點，它可以任意型別之間進行轉換，查詢源型別比較麻煩，而且有的型別之間進行轉換是不安全的行為。c++的設計強調型別安全，為了修補這個大坑，c++提供了四種的型別轉換:static_cast，const_cast，dynamic_cast，reinterpret_cast。各個轉型動作專門用於不同的方面，這樣目標越窄化，編譯器可能診斷出錯誤的運用。

對於c的寫碼形式為：

(type) 	expression

對於c++寫碼形式為：

static_cast( expression )
const_cast( expression )
....

下面就對這四種型別轉換進行整理。

任何具有明確定義的型別轉換，和c的轉換相同，以及相同的限制。比如：不能將乙個struct轉換成int，或將double轉換成指標，也無法移除表示式的常量性（那是const_cast做的事情）。舉幾個例子：

int a = 1;
double b = 3.5;
a = static_cast( b );
b = static_cast( a );

static_cast是適用範圍最廣的轉換，後面的三個適用於更窄的目的。

用來改變表示式中的常量性或易變性。一旦我們對某個物件使用了const_cast，編譯器就不在阻止我們對該物件的寫操作。如：

const char* pc;	
char* p = const_cast( pc ); //可以通過p寫值了
int a = 3;
const int* pint = &a;
int* pint2 = const_cast(pint);
*pint2 = 4;
cout << *pint << " " << *pint2 << endl; //輸出 4 4

如果將const_cast應用於其它用途，那麼轉型動作會被拒絕。同樣的只有const_cast能改變表示式的常量屬性，使用其它c++形式的強制型別轉換會引發編譯器錯誤。

但需要特別注意的是const_cast不是用於去除變數的常量性，而是去除指向常數物件的指標或引用的常量性。

const int a = 10;
int b = const_cast(a); //編譯錯誤：

const_cast只能去除頂層const屬性，比如：

const char* const pchar = "abcd";
char* pchar2 = const_cast(pchar);
pchar2 = 'b'; //執行時崩潰，只是去除了頂層const，pchar2相當於char* const pchar2 =.... 不能改變指向

用來執行繼承體系中安全的向下轉型動作。即將基類的指標或引用安全的轉換成派生類的指標或引用。

需要注意的是轉換的基類中需要有虛函式。因為通過之前對虛函式的整理，我們知道型別資訊儲存在虛函式表中。

指標型別的dynamic_cast轉換失敗後，會返回空指標。我們判斷返回值來保證**安全。例：

if（ derived* pd = dynamic_cast( pb)）

引用型別的dynamic_cast因為引用不存在空引用，所以引用型別的轉換失敗後會拋出名為 std::bad_cast 的異常。我們對異常進行捕捉來保證**安全。如：

void f( base& b)
catch ( bad_cast )
}

dynamic_cast是唯一在執行時處理的，要進行型別檢查，所以效率會比較低，盡量少使用。

用來為運算物件的位模式提供較低層次上的重新解釋，不會改變其值。簡單點講有點像對型別的重新解釋，一般用於指標、引用。例：

int* pi;
char* pc = reinterpret_cast( pi );

我們要牢記pc所指的真實型別，否則使用不當，會引發執行時錯誤。例如：

string str( pc );

使用reinterpret_cast強制轉換過程僅僅只是位元位的拷貝，因此在使用過程中需要特別謹慎。有乙個笑話說為啥這個轉換名稱這麼長？因為設計者也不想讓你使用它，所以把它的名字設計的這麼複雜。

許多人相信，轉型其實什麼都沒做，只是告訴編譯器把某種新型別視為另一種型別。但其實是錯誤的。

比如：

int x,y;
...double d = static_cast(x)/y;

將 int x 轉型為 double 幾乎肯定會產生一些**，因為在大部分計算機體系結構中，int的底層表述不同於double底層表述。

還有：

class base；
class derived : public base ;
derived d;
base* pb = &d; //隱喻地將derived* 轉換為 base*

對於派生類的物件，可能擁有乙個以上的位址。之前整理的虛函式及多型原理中講述過這個原理。在多重繼承時，會有多個虛函式表，而轉換為不同的基類時，要對虛指標進行偏移操作。而不同的物件布局方式隨著編譯器的不同而不同，有可能在乙個平台行得通，而在其它平台就行不通。

還有一點是dynamic_cast執行的速度是非常慢的。例如至少有乙個很普通的實現版本基於「class名稱之字串比較」，如果你在四層深的單繼承體系內的某個物件上執行 dynamic_cast ，剛才說的那個實現版本可能會耗用四次strcmp呼叫，用以比較class名稱。深度繼承或多重繼承的成本更高。

使用dynamic_cast的情況是，你有乙個指向base的指標或引用，你只能靠它來處理物件，但是你又想呼叫派生類中的函式。最好的辦法就是把處理的函式寫成虛函式，這樣直接使用指向base的指標或引用就可呼叫。

所以可以總結為：

如果可以，盡量避免轉型，特別是注重效率的**中避免dynamic_cast。如果有個設計需要轉型動作，試著發展無須轉型的替代設計。

如果轉型是必要的，試著將它隱藏於某個函式背後。客戶隨後可以呼叫該函式，而不需要將轉型放進他們自己的**中。

寧可使用c++ 新式轉型，不要使用舊式轉型。前者很容易辨識出來，而且也比較有著分門別類的職能。

感謝大家，我是假裝很努力的youngyangd（小羊）

參考資料：

《effective c++》

《c++ primer 第五版》

《more effective c++》

C 強制型別轉換

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