標準類型轉換:static_cast, dynamic_cast, reinterpret_cast, and const_cast

static_cast

可用於轉換基底類別指標為衍生類別指標,也可用於傳統的資料型態轉換。 舉例來說,在指定的動作時,如果右邊的數值型態比左邊的數值型態型態長度大時,超出可儲存範圍的部份會被自動消去,例如將浮點數指定給整數變數,則小數的部份會被自動消去,例子如下,程式會顯示3而不是3.14:

int num = 0;
double number = 3.14;
num = number;
cout << num;

由於失去的精度,在編譯時編譯器會提出警訊: [Warning] converting toint' from double' 如果確定這個動作是您想要的,那麼您可以使用顯式型態轉換(Explicit type conversion)或稱之為強制轉型(Cast),例如:

int num = 0; 
double number = 3.14; 
num = static_cast<int>(number);

在兩個整數型態相除時,您也可以進行型態轉換,將其中一個型態轉換至double型態再進行運算,下例會顯示3.3333:

int number = 10;
cout << static_cast<double>(number) / 3;

static_cast是Standard C++新增加的轉型語法,在這之前顯式型態轉換可以使用以下的舊語法,基於向後相容,Standard C++仍支援這種舊語法,但鼓勵使用新風格的語法

int number = 10;
cout << (double) number/ 3;

dynamic_cast

使用static_cast(甚至是傳統的C轉型方式)將基底類別指標轉換為衍生類別指標,這種轉型方式稱為強制轉型,但是在執行時期使用強制轉型有危險性,因為編譯器無法得知轉型是否正確,執行時期真正指向的物件型態是未知的,透過簡單的檢查是避免錯誤的一種方式:

if(typeid(*base) == typeid(Derived1)) {
    Derived1 *derived1 = static_cast<derived1*>(base);
    derived1->showOne();
}

為了支援執行時期的型態轉換動作,C++提供了dynamic_cast用來將一個基底類別的指標轉型至衍生類別指標,稱之為「安全向下轉型」(Safe downcasting),它在執行時期進行型態轉換動作,首先會確定轉換目標與來源是否屬同一個類別階層,接著才真正進行轉換的動作,檢驗動作在執行時期完成,如果是一個指標,則轉換成功時傳回位址,失敗的話會傳回0,如果是參考的話,轉換失敗會丟出bad_cast例外。 可以將執行時期型態資訊(RTTI)中的showWho()函式如下修改:

void showWho(Base *base) {
    base->foo();

    if(Derived1 *derived1 = dynamic_cast>derived1*<(base)) {
        derived1->showOne();
    }
    else if(Derived2 *derived2 = static_cast>derived2*<(base)) {
        derived2->showTwo();    
    } 
}

由於dynamic_cast轉換失敗的話會傳回0,因而運算的結果不可使用,必須先行對轉換結果作檢查才可以,如上例所示。 如果使用參考的話,dynamic_cast在轉換失敗之後會丟出bad_cast例外,所以您必須使用try...catch來處理例外,例如:

#include <iostream>
#include <typeinfo>
using namespace std;

class Base
{
public:
    virtual void foo() = 0;
};

class Derived1 : public Base
{
public:
    void foo()
    {
        cout << "Derived1" << endl;
    }

    void showOne()
    {
        cout << "Yes! It's Derived1." << endl;
    }
};

class Derived2 : public Base
{
public:
    void foo()
    {
        cout << "Derived2" << endl;
    }

    void showTwo()
    {
        cout << "Yes! It's Derived2." << endl;
    }
};

void showWho(Base& base)
{
    try {
        Derived1 derived1 = dynamic_cast<Derived1&>(base);
        derived1.showOne();
    } catch (bad_cast) {
        cout << "bad_cast 轉型失敗" << endl;
    }
}

int main()
{
    Derived1 derived1;
    Derived2 derived2;

    showWho(derived1);
    showWho(derived2);

    return 0;
}

執行結果(使用dynamic_cast):

Yes! It's Derived1.
bad_cast 轉型失敗

執行結果(使用static_cast):

Yes! It's Derived1.
Yes! It's Derived1.

reinterpret_cast

用於將一種型態的指標轉換為另一種型態的指標,例如將char*轉換為int*

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int* i;
    char* str = "test";

    i = reinterpret_cast<int>(str);
    cout << i << endl;

    return 0;
}

(可能)執行結果:

134514704

const_cast

const_cast用於一些特殊場合可以覆寫變數的const屬性,利用cast後的指標就可以更改變數的內部。 使用格式:

const_cast<常量(const)型態(指標) / 非常量型態(指標)>( 非常量變數(指標) / 常量變數(指標) );

使用範例:

#include <iostream>
using namespace std;

void foo(const int*);

int main()
{
    int var = 10;

    cout << var << endl;

    foo(&var);

    cout << var << endl;

    return 0;
}

void foo(const int* p)
{
    int* v = const_cast<int*>(p);
    *v = 20;
}

執行結果:

10
20