[深入理解C++（一）]類型轉(zhuǎn)換（Type Casting）
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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。下面將詳細(xì)介紹這兩種轉(zhuǎn)型操作，以及各自的適用場(chǎng)景，潛在問(wèn)題，最終將總結(jié)使用類型轉(zhuǎn)換操作應(yīng)牢記的原則。
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(jiàn)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。
short a = 128;
int b;
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：
class A {}; class B
{
public: B (A a) {}
public: B (int c, int d = 0);
public: operator double() const;
};
A a;
B b1 = a;
B b2 = 10;
B b3;
double d;
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(guò)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。
class C
{
public: C(B b) {};
}
A a;
C c;
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(lái)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(lái)小心處理了。當(dāng)然 C++ 語(yǔ)言還是提供了必要的工具來(lái)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。
short a = 10;
int b;
b = (int) a; // c-like cast notation
b = int (a); // functional notation
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(lái)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_cast
static_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)。）。
double d = 3.14159265;
int i = static_cast<int>(d);
class A {};
class B
{
public:
B (A a) {};
};
A a;
B b = static_cast<B>(a);
class CBase {};
class CDerived: public CBase {};
CBase * a = new CBase;
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(wèn)題。因此 C++ 引入 dynamic_cast 來(lái)處理安全轉(zhuǎn)型。
dynamic_cast
dynamic_cast 主要用來(lái)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(lái)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(jiàn)過(guò)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(lái)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)。）
class CBase { };
class CDerived: public CBase { };
CBase b;
CBase* pb;
CDerived d;
CDerived* pd;
pb = dynamic_cast<CBase*>(&d); // ok: derived-to-base
pd = 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：
error C2683: 'dynamic_cast' : 'CBase' is not a polymorphic type
IntelliSense: the operand of a runtime dynamic_cast must have a polymorphic class type
這是因?yàn)?nbsp;dynamic_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。
class CBase
{
virtual void dummy() {}
};
class CDerived: public CBase
{
int a;
};
int main ()
{
CBase * pba = new CDerived;
CBase * pbb = new CBase;
CDerived * pd1, * pd2;
pd1 = dynamic_cast<CDerived*>(pba);
pd2 = dynamic_cast<CDerived*>(pbb);
return 0;
}
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 const void * rawAddress = dynamic_cast<const void *> (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)。
void print (char * str)
{
cout << str << endl;
}
int main ()
{
const char * c = " http://m.shnenglu.com/kesalin/";
print ( const_cast<char *> (c) );
return 0;
}
reinterpret_cast
reinterpret_cast 用來(lái)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(jiàn)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。總之，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(lái)獲取對(duì)象的動(dòng)態(tài)類型。基于 typeid，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，易引起非預(yù)期的函數(shù)調(diào)用，對(duì)象切割等等諸多問(wèn)題，應(yīng)該盡量避免類型轉(zhuǎn)換操作。如使用 explicit 聲明可被單參調(diào)用的構(gòu)造函數(shù)，按引用傳遞參數(shù)或返回值，使用虛函數(shù)機(jī)制等等可避免類型轉(zhuǎn)換；
2，若類型轉(zhuǎn)換不可避免，優(yōu)先使用 C++ 風(fēng)格的新式類型轉(zhuǎn)換。C++ 風(fēng)格的類型轉(zhuǎn)換一則易于辨識(shí)，二則有著其特有慣用手法，遵循這些慣用手法好處多多。
五，測(cè)驗(yàn)：
class A {
public :
virtual ~A () {}
}
class B : private virtual A { }
class C : public A {}
class D : public B, public C {}
對(duì)于上述類，定義如下對(duì)象與引用：
A a1, B b1, C c1; D d1;
const A a2;
const A& ca1 = a1;
const A& ca2 = a2;
下面四個(gè)賦值表達(dá)式都正確么？如果正確又分別對(duì)應(yīng)哪一種 C++ 風(fēng)格的轉(zhuǎn)換？
A * pa; B * pb; C * pc;
（一）pa = (A*) & ca1;
（二）pa = (A*) & ca2;
（三）pb = (B*) & c1;
（四）pc = (C*) & d1;
引用：
1，<Effective C++> 條款 27
2，<More Effective C++> 條款 02
3，
http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/typecasting/