说说C++的四种强制类型转换运算符

1、reinterpret_cast

reinterpret_cast< type-id > (expression)

type-id 必须是一个指针、引用、算术类型、函数指针或者成员指针。它可以用于类型之间进行强制转换。

2、const_cast

const_cast (expression)

该运算符用来修改类型的const或volatile属性。除了const 或volatile修饰之外, type_id和expression的类型是一样的。用法如下:

  • 常量指针被转化成非常量的指针,并且仍然指向原来的对象
  • 常量引用被转换成非常量的引用,并且仍然指向原来的对象
  • const_cast一般用于修改底指针。如const char *p形式

3、static_cast

static_cast < type-id > (expression)

该运算符把expression转换为type-id类型,但没有运行时类型检查来保证转换的安全性。它主要有如下几种用法:

  • 用于类层次结构中基类(父类)和派生类(子类)之间指针或引用引用的转换
    • 进行上行转换(把派生类的指针或引用转换成基类表示)是安全的
    • 进行下行转换(把基类指针或引用转换成派生类表示)时,由于没有动态类型检查,所以是不安全的
  • 用于基本数据类型之间的转换,如把int转换成char,把int转换成enum。这种转换的安全性也要开发人员来保证。
  • 把空指针转换成目标类型的空指针
  • 把任何类型的表达式转换成void类型

注意:static_cast不能转换掉expression的const、volatile、或者__unaligned属性。

4、dynamic_cast

有类型检查,基类向派生类转换比较安全,但是派生类向基类转换则不太安全

dynamic_cast (expression)

该运算符把expression转换成type-id类型的对象。type-id 必须是类的指针、类的引用或者void*

如果 type-id 是类指针类型,那么expression也必须是一个指针,如果 type-id 是一个引用,那么 expression 也必须是一个引用

dynamic_cast运算符可以在执行期决定真正的类型,也就是说expression必须是多态类型。如果下行转换是安全的(也就说,如果基类指针或者引用确实指向一个派生类对象)这个运算符会传回适当转型过的指针。如果 如果下行转换不安全,这个运算符会传回空指针(也就是说,基类指针或者引用没有指向一个派生类对象)

dynamic_cast主要用于类层次间的上行转换和下行转换,还可以用于类之间的交叉转换

在类层次间进行上行转换时,dynamic_cast和static_cast的效果是一样的

在进行下行转换时,dynamic_cast具有类型检查的功能,比static_cast更安全

举个例子:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

class Base
{
public:
    Base() :b(1) {}
    virtual void fun() {};
    int b;
};

class Son : public Base
{
public:
    Son() :d(2) {}
    int d;
};

int main()
{
    int n = 97;

    //reinterpret_cast
    int *p = &n;
    //以下两者效果相同
    char *c = reinterpret_cast<char*> (p); 
    char *c2 =  (char*)(p);
    cout << "reinterpret_cast输出:"<< *c2 << endl;
    //const_cast
    const int *p2 = &n;
    int *p3 = const_cast<int*>(p2);
    *p3 = 100;
    cout << "const_cast输出:" << *p3 << endl;

    Base* b1 = new Son;
    Base* b2 = new Base;

    //static_cast
    Son* s1 = static_cast<Son*>(b1); //同类型转换
    Son* s2 = static_cast<Son*>(b2); //下行转换,不安全
    cout << "static_cast输出:"<< endl;
    cout << s1->d << endl;
    cout << s2->d << endl; //下行转换,原先父对象没有d成员,输出垃圾值

    //dynamic_cast
    Son* s3 = dynamic_cast<Son*>(b1); //同类型转换
    Son* s4 = dynamic_cast<Son*>(b2); //下行转换,安全
    cout << "dynamic_cast输出:" << endl;
    cout << s3->d << endl;
    if(s4 == nullptr)
        cout << "s4指针为nullptr" << endl;
    else
        cout << s4->d << endl;


    return 0;
}
//输出结果
//reinterpret_cast输出:a
//const_cast输出:100
//static_cast输出:
//2
//-33686019
//dynamic_cast输出:
//2
//s4指针为nullptr

从输出结果可以看出,在进行下行转换时,dynamic_cast安全的,如果下行转换不安全的话其会返回空指针,这样在进行操作的时候可以预先判断。而使用static_cast下行转换存在不安全的情况也可以转换成功,但是直接使用转换后的对象进行操作容易造成错误。