C++中强制类型转换

C++强制类型转换

C++中的强制类型转换虽然兼容C语言中的强制类型转换。但是并不建议在C++中使用C语言风格的强制类型转换。C++中的强制类型转换共有4个关键字分别是：static_cast,const_cast,reinterpret_cast,dynamic_cast.

static_cast

用于将一种数据类型转换成另一种数据类型，使用格式如下：

变量1 = static_cast<变量1数据类型>(另外一种数据类型变量或表达式);

例如：

int a = 1;
float b;
b = static_cast<float>(a);  //类似于C语言中的b = (float)a;

const_cast

用于去除指针和引用的常量性，不能去除变量的常量性。使用格式如下：

指针或引用1 = const_cast<指针或引用1类型>(带常量性的指针或引用2);

例如：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
  int a = 10;
  const int *p = &a;    // 被const修饰，不能使用该指针修改其指向内容的值
  int *q;

  q = const_cast<int *>(p);     // 去除p的常量性给q,如果不去除直接赋值会报错  

  *q = 20;  

  cout<<"a的地址为："<<&a<<" a的值为："<<a<<endl;
  cout<<"*q指向的地址为："<<q<<" *q的值为："<<*q<<endl;
}

执行结果如下:

a的地址为:0x61ff14a a的值为：20
*q指向的地址为：0x61ff14a *q的值为：20

为了加深理解，我们再看如下一段代码：

#include <iostream>
using namespace std;

const int & Add5(int &a);

int main()
{
  const int a = 10;     //a的值不允许修改
  int b = 20;

  const int *p = &a;    //被const修饰，不能使用该指针修改其指向内容的值
  int *q;

  q = const_cast<int *>(p);     //去除p的常量性给q,如果不去除直接赋值会报错

  *q = 20;

  cout<<"a的地址为："<<&a<<" a的值为："<<a<<endl;
  cout<<"*q指向的地址为："<<q<<" *q的值为："<<*q<<endl;

  cout<<"b的地址为："<<&b<<" b的值为："<<b<<endl;
  int &m = const_cast<int &>(Add5(b));    //去掉函数的const属性,不去掉就赋值给不带const的引用会报错
  cout<<"调用加5函数之后"<<endl;
  cout<<"引用m指向的地址为："<<&m<<" 引用m指向的值为："<<m<<endl;
}

//返回输入值+5，返回的引用不可被修改
const int & Add5(int &a)
{
  a+=5;
  return a;
}

执行结果如下：

a的地址为0x61ff10 a的值为：10
*q指向的地址为：0x61ff10 *q的值为：20
b的地址为：0x61ff0c b的值为：20
调用加5函数之后
引用m指向的地址为：0x61ff0c 引用m指向的值为：25

上面这段程序有两点说明：

1. 对变量a加上了const属性，因此a的值是不会被程序所改变的。即使我们将指向a的指针的const属性去掉重新赋值，也不会改变。但是会出现变量a和指针q指向地址相同，但值不同的现象。
2. 对变量b的操作我们可以看出，const_cast不仅仅能去掉指针的const，也能去掉引用的const。不仅仅能去掉变量表达式的const也能去掉函数的const。
   
   最后，在强调一遍。const_cast不能去掉变量的const.这是编程安全的基础。像下面这种操作是错误的。除了const之外，const_cast也能去掉volatile属性，和去掉const一样。

const int a = 10;
int b = const_cast<int>(a);     //变量的const属性去不掉，错误

reinterpret_cast

reinterpret_cast这种强制类型转换是一种非常强的强制类型转换，它可以将任意两个无关的指针或引用进行转换。上面的static_cast进行强制类型转换时，会进行编译时的类型安全检查，即你可以将int转成float,将子类引用(指针)转成父类引用(指针)，子转父和父转子都可以，但父转子不安全。但是你不能使用static_cast将两个无关的东西进行转换，比如两个无关的类，因为编译器在编译的时候会检查这个转换是否可行，很明显不可行。

ClassB *p = &b;
ClassA *q = static_cast<ClassA &>(p);    //如果ClassA和ClassB有关系，编译能通过，否则不通过

但是如果使用的reinterpret_cast强制类型转换，就不会进行静态类型检查直接放行通过。当然如果这两个类如果没有关系，那么在运行的过程就会“跑偏出错”。为了防止在运行的过程中“跑偏”，我们除静态类型转换(static_cast)之外还需要一个动态的类型转换(dynamic_cast).

比较常用的一种reinterpret_cast的用法是，使用其将一个整形转化为一个IO设备的地址。比如我们写一段DSP程序，这个DSP外部数据总线上挂了一个FPGA，这段程序的作用就是读写FPGA中的的数据。下面给出了C风格的设备地址定义和C++风格的设备地址定义。

// C风格的设备地址定义
Uint16 *FpgaAddr0 = (Uint16*)0x200000;		//Fpga第0个寄存器地址  

//C++风格的设备地址定义
Uint16 *FpgaAddr0 = reinterpret_cast<Uint16 *>0x200000; //Fpga第0个寄存器地址

dynamic_cast

前面我们介绍过了static_cast，从名称上来看，两个一动(dynamic)一静(static)肯定有关系。我们知道static_cast会在编译的过程中进行安全性检查，而dynamic_cast会在运行的过程中进行安全性检查。这两个都带安全性检查可以防止错误的类型转换导致程序跑偏。

dynamic_cast既然是动态安全性检查，那么它肯定只能应用于指针或引用，不能用于内置的数据类型转换（内置的数据类型转换，在编译阶段由static_cast检查即可）。dynamic_cast不但检查两个指针是否属于同一个继承树(static_cast也检查这个)，还会检测这种转换是否可行。如果可行就会返回一个新指针，并计算出为处理多继承的需要的必要的偏移量。如果不可行会返回NULL。因此即使我们使用reinterpret_cast强制类型转换骗过编译器编译成功，如果我们在使用前再使用dynamic_cast转换检测一下的话，还是能发现这个错误的转换的。

总结

1. static_cast会进行静态的安全性检查，一般用于内置数据类型的转换和通常的类之间的转换。
2. const_cast主要是用来去掉指针和引用的const和volatile类型。
3. reinterpret_cast用于完全没有关系指针或引用之间的转换，比如字符指针转整形指针。
4. dynamic_cast通常用于基类和派生类之间的相互转换。