C++中的四种类型转换符是什么(C++,开发技术)

一：背景

在玩 C 的时候，经常会用void*来指向一段内存地址开端，然后再将其强转成尺度更小的char*或int*来丈量一段内存，参考如下代码：

intmain(){ void*ptr=malloc(sizeof(int)*10); int*int_ptr=(int*)ptr; char*char_ptr=(char*)ptr;}

由于 C 的自由度比较大，想怎么玩就怎么玩，带来的弊端就是容易隐藏着一些不易发现的bug，归根到底还是程序员的功底不扎实，C++ 设计者觉得不能把程序员想的太厉害，应该要力所能及的帮助程序员避掉一些不必要的潜在 bug，并且还要尽最大努力的避免对性能有过多的伤害，所以就出现了 4 个强制类型转换运算符。

• const_cast

• reinterpret_cast

• dynamic_cast

• static_cast

既然 C++ 做了归类，必然就有其各自用途，接下来我们逐一和大家聊一下。

二：理解四大运算符

1. const_cast

这是四个运算符中最好理解的，玩过 C++ 的都知道，默认情况下是不能修改一个 const 变量，比如下面这样：

intmain(){ constinti=10; i=12;}

这段代码肯定是要报错的，那如果我一定要实现这个功能，如何做呢？这就需要用到const_cast去掉它的常量符号，然后对 i 进行操作即可，所以修改代码如下：

intmain(){ constinti=10; autoj=const_cast<int*>(&i); *(j)=12;}

2. reinterpret_cast

从名字上看就是一个重新解释转换，很显然这个非常底层，如果大家玩过 windbg ，应该知道用dt命令可以将指定的内存地址按照某一个结构体丈量出来，比如说 C# 的 CLR 在触发 GC 时，会有gc_mechanisms结构，参考代码如下：

0:000>dtWKS::gc_mechanisms0x7ffb6ba96e60coreclr!WKS::gc_mechanisms+0x000gc_index:1+0x008condemned_generation:0n0+0x00cpromotion:0n0+0x010compaction:0n1+0x014loh_compaction:0n0+0x018heap_expansion:0n0+0x01cconcurrent:0+0x020demotion:0n0+0x024card_bundles:0n1+0x028gen0_reduction_count:0n0+0x02cshould_lock_elevation:0n0+0x030elevation_locked_count:0n0+0x034elevation_reduced:0n0+0x038minimal_gc:0n0+0x03creason:0(reason_alloc_soh)+0x040pause_mode:1(pause_interactive)+0x044found_finalizers:0n0+0x048background_p:0n0+0x04cb_state:0(bgc_not_in_process)+0x050allocations_allowed:0n1+0x054stress_induced:0n0+0x058entry_memory_load:0+0x05cexit_memory_load:0

其实 reinterpret_cast 大概也是干这个事的，参考代码如下:

typedefstruct_Point{ intx; inty;}Point;intmain(){ Pointpoint={10,11}; //内存地址 void*ptr=&point; //根据内存地址丈量出Point Point*ptr_point=reinterpret_cast<Point*>(ptr); printf("x=%d",ptr_point->x);}

从代码看，我直接根据ptr地址丈量出了Point结构，说实话这个和 C 玩法就比较类似了。

3. dynamic_cast

在多态场景下，有时候会遇到这样的一个问题，一个父类有多个子类，我现在手拥一个父类，我不知道能不能将它转换为其中一个子类，要试探一下看看，那怎么去试探呢？ 类似 C# 中的as运算符，在 C++ 中就需要用dynamic_cast来做这件事情，参考如下：

//点classPoint{public: Point(intx,inty):x(x),y(y){} virtualvoidshow(){}public: intx; inty;};//矩形classRectangle:publicPoint{public: Rectangle(intx,inty,intw,inth):Point(x,y),w(w),h(h){}public: intw; inth;};//三角形classTriangle:publicPoint{public: Triangle(intx,inty,intz):Point(x,y),z(z){}public: intz;};intmain(){ Point*p1=newRectangle(10,20,100,200); Point*p2=newTriangle(4,5,6); //将p1转成子类Triangle会报错的 Triangle*t1=dynamic_cast<Triangle*>(p1); if(t1==nullptr){ printf("p1不能转成Triangle"); }}

对，场景就是这个，p1 其实是Rectangle转上去的， 这时候你肯定是不能将它向下转成Triangle， 问题就在这里，很多时候你并不知道此时的 p1 是哪一个子类。

接下来的一个问题是，C++ 并不像C# 有元数据，那它是如何鉴别呢？ 其实这用了 RTTI 技术，哪里能看出来呢？哈哈，看汇编啦。

 Triangle*t1=dynamic_cast<Triangle*>(p1);00831D57push000831D59pushoffsetTriangle`RTTITypeDescriptor'(083C150h)00831D5EpushoffsetPoint`RTTITypeDescriptor'(083C138h)00831D63push000831D65moveax,dwordptr[p1]00831D68pusheax00831D69call___RTDynamicCast(083104Bh)00831D6Eaddesp,14h00831D71movdwordptr[t1],eax

从汇编可以看到编译器这是带夹私货了，在底层偷偷的调用了一个___RTDynamicCast函数在运行时帮忙检测的，根据cdcel调用协定，参数是从右到左，恢复成代码大概是这样。

___RTDynamicCast(&p1,0,&Point,&Triangle,0)

3. static_cast

从名字上就能看出，这个强转具有 static 语义，也就是编译阶段就生成好了，具体安全不安全，它就不管了，就拿上面的例子，将 dynamic_cast 改成 static_cast 看看有什么微妙的变化。

intmain(){ Point*p1=newRectangle(10,20,100,200); Point*p2=newTriangle(4,5,6); Triangle*t1=static_cast<Triangle*>(p1); printf("x=%d,y=%d,z=%d",t1->x,t1->y,t1->z);}

我们发现居然转成功了，而且Triangle的值也是莫名奇怪，直接取了Rectangle的前三个值，如果这是生产代码，肯定要挨批了。。。

接下来简单看下汇编代码：

 Triangle*t1=static_cast<Triangle*>(p1);00DF5B17moveax,dwordptr[p1]00DF5B1Amovdwordptr[t1],eax printf("x=%d,y=%d,z=%d",t1->x,t1->y,t1->z);00DF5B1Dmoveax,dwordptr[t1]00DF5B20movecx,dwordptr[eax+0Ch]00DF5B23pushecx00DF5B24movedx,dwordptr[t1]00DF5B27moveax,dwordptr[edx+8]00DF5B2Apusheax00DF5B2Bmovecx,dwordptr[t1]00DF5B2Emovedx,dwordptr[ecx+4]00DF5B31pushedx00DF5B32pushoffsetstring"x=%d,y=%d,z=%d"(0DF8C80h)00DF5B37call_printf(0DF145Bh)00DF5B3Caddesp,10h

从代码中看，它其实就是将 p1 的首地址给了 t1，然后依次把copy偏移值+4,+8,+0C， 除了转换这个，还可以做一些 int ，long ，double 之间的强转，当然也是一样，编译时汇编代码就已经生成好了。