C++学习之路（八）：关于C++提供的强制类型转换

C语言中提供了旧式的强制类型转换方法。比如：

int a  =1;

char *p = (char *)&a;

上述将a的地址单元强制转换为char类型的指针。这里暂且不说上述转换结果是否合理，但上述这样的强制类型转换，如果转换过程出现问题，对于问题的追踪与排查也比较困难。

对于C++而言，提供了较为安全的强制类型转换方法，下面进行简单介绍。

一、static_cast

对于任何具有明确定义的类型转换，只要不包含底层const，都可以用static_cast。

主要可以有以下几种转换：

（1）用于基本数据类型之间的转换，如把int转换为char，把int转换为enum，但这里的转换的安全性需要由开发者自己保证；

（2）把空指针转换成目标类型的指针，这里有点类似旧式的强制类型转换的void*指针转换，但同样，对指针类型的解析，需要由开发者自己保证

（3）把任何类型的表达式类型转换为void类型；

（4）用于类层次结构中父类和子类之间指针和引用的转换。

上面的几点后续遇到了样例再进行补充，这里给一个转换void*指针的样例说明。

代码1：

int a = 1;
char *q = static_cast<char*>(&a);
cout<<*q<<endl;

上述代码不能被编译通过，因为static_cast对于指针的转换，只能接受void*类型，上述&a依然是int型指针，不能通过编译。

代码2：

int a = 1;
char *q = static_cast<char*>((void *)&a);
cout<<*q<<endl;

通过将&a转型为void*指针，完成对类型的强制转换，上述代码结果正常输出。

二、const_cast

在由const关键字定义的变量，是不能在后续被修改的。比如：

　　const int a = 1;

　　a = 2;

上述编译不通过，因为a不能被进行修改。

这里我们依然先看一个样例：

　　

int func(int &a)
{
    return 0;
}

int main(void)
{
    const int a = 1;
    func(a);
    return 0;
}

上述代码中，a是一个const变量，但在func函数中的形参需要一个int型变量。很显然，编译直接报错，因为实参与形参具有不同的类型。如何解决这个问题？这就需要引入const_cast进行类型转换

const_cast只能改变运算对象的底层const。即对于一个const对象，const_cast可以将其const限定移除。上述代码修改为：

int func(int *a)
{
    return 0;
}

int main(void)
{
    const int a = 1;
    int *p = const_cast<int*>(&a);
    func(p);
}

这里将const的变量a的指针，强制类型转换为非const的指针，在func中传入指针变量，程序即可以成功编译。

这里就有一个疑问：如果可以const_cast将const变量转换为非const变量，是否意味着，可以对const变量进行修改？如果可以，那是不是违背了const关键字的初衷？   这里再看一个样例代码：

int main(void)
{
    const int a = 5;
    const int *p = &a;
    int *q = const_cast<int*>(p);
    
    cout<<&a<<endl;
    cout<<p<<endl;
    cout<<q<<endl;

    cout<<*q<<endl;
    *q = 6;
    cout<<*p<<endl;
    cout<<a<<endl;
    return 0;
}

a是一个const变量，p是一个const指针指向a，q通过const_cast强制类型转换p得到一个非const指针。

直接贴出程序结果，再进行分析：

结果可以看到，&a，p，q的值都是相同的，证明p和q指针都正确指向了a的地址单元。接下来输出*q，为a的原值5，再对*q进行了修改，输出*p，结果为成功修改后的6。但最后输出a变量，发现a变量依然为原值5。

结论很明显了：对于const变量，仍然不能够修改它本身的值，这是限定符自身的约束。

三、reinterpret_cast

关于reinterpret_cast，感觉更比较贴合旧式的强制类型转换。举个例子：

int a = 1;
char *q = reinterpret_cast<char*>(&a);
cout<<*q<<endl;

上述对于static_cast的使用，需要对&a转换为void*才能够进行，但使用reinterpret_cast则可以直接进行转换。reinterpret_cast本质上依赖于机器。

四、dynamic_cast

关于dynamic_cast，用法比较丰富，会再之后进行讨论。

结论：对于一条强制类型转换的语句，都应该反复斟酌是否能用其他方式来实现相同的目标，就算实在无法避免，也应用尽量限制类型转换值的作用域，并记录对相关类型的所有假定，这样可以减少错误发生的机会。