C和C++的类型转换

C语言传统的类型转换

C方式的类型转换方式：(Type) (Expression)或Type (Expression)，后者比较古老。C风格的强制类型转换容易出问题，比较粗暴，如：

typedef void(PF)(int);
struct Point {
    int x; int y;
};
int v = 0x12345;
PF* pf = (PF*)v;    //转换方式过于粗暴，试问：能否保证变量v作为地址是否一定指向PF*类型的函数入口
char c = char(v);   //char类型的数据取值范围有限，能否保证整型数v按照char方式转换一定会在其值域中
Point* p = (Point*)v;   //同样，无法保证将v作为Point*类别的地址值，该地址值一定是一个Point结构体对象的地址

C方式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

• 难于定位——

  在源码中无法快速定位所有使用强制类型转换的语句

C++的新类型转换

C++将强制类型转换分为四种不同的类型，分别是static_cast、const_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast，其用法为xxx_cast<Type>(Expression)。

static_cast

使用要点：

• 用于基本类型之间的转换；（基本类型：int、float、double……）
• 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；

const_cast

使用要点：

• 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；

reinterpret_cast

使用要点：

• 用于指针类型间的强制转换；
• 用于整数和指针类型间的强制转换；

dynamic_cast

使用要点：

• 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；
• 具有类型检查的功能；
• 需要虚函数的支持；

补充说明：

• 使用dynamic_cast转换如果不成功，将得到空指针，成功将返回指向类对象的指针或引用；

• dynamic_cast是运行时处理的，而其他三种都是编译时处理的；

• 在类族中进行上行转换时，dynamic_cast和static_cast的效果是一样的，但在下行转换时，dynamic_cast具有类型检查功能，比static_cast更安全。

  • 上行转换：子类向父类转换（C++中的继承是全部接收，故父类的成员子类都具有，进行上行转换时一般不会有问题）

  • 下行转换：父类向子类转换；

  下行转换的成功与否与将要转换的类型有关，即「将要转换的类指针（或引用）所指向对象的实际类型」与「转换结果对象的类型」一定要相同，否则转换失败。

代码演示

#include <iostream>
using namespace std;
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); //Error，static_cast不能转换基本类型指针
    cout << "static_cast affect i to c:" << i << " to " << c << endl;
}
void const_cast_demo() {
    const int& j = 1;
    int& k = const_cast<int&>(j);

    const int x = 2;    //在C++中进入符号表，但仍按照C语言方式分配存储空间
    int& y = const_cast<int&>(x); //相当于将x的内存空间重新起了一个别名，别名的使用方式不在有只读属性限定
    //int z = const_cast<int>(x); //Error，const_cast只能用于指针或引用类型的转换
    k = 5;
    cout << "k=" << k << ",j=" << j << endl;
    y = 8;
    cout << "x=" << x << ",y=" << y << endl; //由于x进入符号表，则从符号表中取用的时候仍为最初的值，而y是从分配的空间中读取值的
    cout << "&x=" << &x << ",&y" << &y << endl;   
}
void reinterpret_cast_demo() {
    int i = 0; char c = 'c';
    int* pi = &i; char* pc = &c;
    pc = reinterpret_cast<char*>(pi); 
    cout << "pc:" << (void*)pc << endl;//int*到char*之间的指针类型转换,由于cout输出字符指针是当作字符串的，所以用void*告诉程序按指针方式输出
    pi = reinterpret_cast<int*>(&c);  
    cout << "pi:" << pi << endl;//不同指针类型之间的强制类型转换
    pi = reinterpret_cast<int*>(i);   //整数和指针之间的强制类型转换
    //c = reinterpret_cast<char>(i);  //不支持基本类型之间的转换
    cout << "pi<int to int*>:" << pi << endl;
}
int main() {
    static_cast_demo();
    const_cast_demo();
    reinterpret_cast_demo();
}