C++转型操作符 VS 强制类型转换：为何前者更胜一筹？
原创
image.png
C++中的类型转换操作
一、C++转型操作符的种类及用途
1.1 static_cast
- 主要用途：
- 进行隐式类型转换，如将
int转换为float，或指针转换为void*。 - 调用显式或隐式的转换函数，可增加代码可读性。
- 在继承体系中进行类型转换：
- 向上转换（派生类到基类）通常是安全的隐式转换，无需使用
static_cast。 - 向下转换（基类到派生类）需使用
static_cast，但不能通过虚拟继承转换，且不进行运行时检查，若目标类型并非对象实际类型会导致未定义行为。
- 向上转换（派生类到基类）通常是安全的隐式转换，无需使用
- 进行隐式类型转换，如将
示例：
static_cast<float>(1); // 将整数 1 显式转换为浮点数 1.01.2 const_cast
- 主要用途：
- 专门用于添加或移除变量的
const属性，这是其他 C++ 类型转换操作符无法做到的，也适用于volatile属性。 - 在基于
const重载成员函数时很有用，但修改原本为const的值是未定义行为，除非原始变量本身不是const。
- 专门用于添加或移除变量的
示例：
const int num = 5;
int& nonConstNum = const_cast<int&>(num); 1.3 dynamic_cast
- 主要用途：
- 专门处理多态，可将具有虚函数（声明或继承）的多态类型指针或引用转换为其他类类型的指针或引用。
- 能在继承体系中向上、向下甚至横向转换，会在运行时寻找目标对象：
- 对于指针，若找不到合适对象返回
nullptr。 - 对于引用，会抛出
std::bad_cast异常。
- 对于指针，若找不到合适对象返回
- 限制：
- 不能在存在“钻石继承”且未使用虚拟继承的情况下工作。
- 只能通过公共继承进行转换，无法通过受保护或私有继承进行转换。
示例：
class Base {
public:
virtual void show() {
std::cout << "Base class" << std::endl;
}
};
class Derived : public Base {
public:
void show() override {
std::cout << "Derived class" << std::endl;
}
};
int main() {
Base* b = new Derived;
Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b);
if (d!= nullptr) {
d->show(); // 转换成功，输出 "Derived class"
} else {
std::cout << "Conversion failed" << std::endl;
}
delete b;
return 0;
}1.4 reinterpret_cast
- 主要用途：
- 最危险的类型转换操作符，直接将一种类型转换为另一种类型，如将一个指针的值转换为另一个指针类型，或将指针存储在
int中。 - 保证通常情况下将结果转换回原始类型可得到完全相同的值（前提是中间类型不小于原始类型）。
- 常被滥用于奇怪的转换和位操作，C++20 引入的
std::bit_cast是更好选择。
- 最危险的类型转换操作符，直接将一种类型转换为另一种类型，如将一个指针的值转换为另一个指针类型，或将指针存储在
示例：
int num = 10;
double* ptr = reinterpret_cast<double*>(&num); 1.5 C++20 中的 std::bit_cast
- 主要用途：
- 将源对象的位和字节直接复制到目标类型的对象中，是符合标准的类型转换方式。
- 要求源对象和目标对象必须大小相同且是平凡可复制的，声明在
<bit>头文件中。 - 若无法使用 C++20，可用
memcpy实现类似功能。
示例：
#include <bit>
struct S1 {
int a;
float b;
};
struct S2 {
int c;
float d;
};
S1 s1 = {1, 2.0f};
S2 s2 = std::bit_cast<S2>(s1); 二、C++转型操作符的优势
2.1 易于识别
- C++的转型操作符（如
static_cast<int>(x)）在代码中的可识别性高于 C 风格的强制类型转换（如(int)x），有助于代码阅读和维护，使开发者更快理解代码意图。
2.2 安全性
- C++的转型操作符提供更高安全性，如
dynamic_cast在运行时检查转换有效性：- 对于指针，转换不合法会返回
nullptr。 - 对于引用，会抛出异常。
- 对于指针，转换不合法会返回
- C 风格强制类型转换仅在编译时进行，不考虑转换合法性，可能导致运行时错误。
2.3 精确性
- C++的转型操作符更精确，例如
const_cast专门用于修改const或volatile属性，C 风格强制类型转换无法实现此功能，可减少类型转换错误。
三、示例对比
3.1 使用 C++转型操作符
class Base {
public:
virtual void show() {
std::cout << "Base class" << std::endl;
}
};
class Derived : public Base {
public:
void show() override {
std::cout << "Derived class" << std::endl;
}
};
int main() {
Base* b = new Derived;
Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b);
if (d!= nullptr) {
d->show(); // 转换成功，输出 "Derived class"
} else {
std::cout << "Conversion failed" << std::endl;
}
delete b;
return 0;
}- 在上述示例中，使用
dynamic_cast将基类指针b转换为派生类指针d，由于b指向Derived类对象，转换成功，避免了非法访问。
3.2 使用 C 风格强制类型转换
class Base {
public:
void show() {
std::cout << "Base class" << std::endl;
}
};
class Derived : public Base {
public:
void show() {
std::cout << "Derived class" << std::endl;
}
};
int main() {
Base* b = new Base;
Derived* d = (Derived*)b; // C 风格强制类型转换
d->show(); // 未定义行为，可能导致程序崩溃
delete b;
return 0;
}- 这里使用 C 风格强制类型转换将
Base类指针b转换为Derived类指针d，但b实际指向Base类对象，会导致未定义行为和程序崩溃。
四、结论
- C++的转型操作符在可读性、安全性和精确性方面优于 C 风格的强制类型转换，虽可能稍复杂，但可清晰表达程序员意图，减少类型转换错误，提高代码质量、可维护性，减少运行时错误，使程序更健壮，建议在 C++编程中优先使用。
五、参考资料
原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。
如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。
原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。
如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。
评论
登录后参与评论
推荐阅读
目录
腾讯云开发者
