C++ における (double) x と static_cast<double>(x) と double(x) と double{x} の違い

Question

C++ で数値型を変換するときにどの方法が良いのでしょうか？

定数表現について: T を double などとして、コンパイル時に a が決まるとき、(T) a と static_cast<T>(a) と T(a) と T{a} でどう違ってどれが良いのか？
変数表現について: T を double などとして、コンパイル時に x が決まらないとき、(T) x と static_cast<T>(x) と T(x) と T{x} でどう違ってどれが良いのか？

Comments

[nanashi123]

T()とT{}は初期化式です
キャストに当たるのは(T)とdynamic_cast<T>()ですが、dynamic_castはこちらにある通り(https://www.ibm.com/docs/ja/i/7.3?topic=expressions-dynamic-cast-operator-c-only)オブジェクトのキャストを対象としたクラスです
よって数値型を変換するだけであれば(T)を選択することになります

[SaitoAtsushi]

いいえ。 型変換で正しいです。
https://timsong-cpp.github.io/cppwp/n3337/expr.type.conv

[nanashi123]

Google翻訳では同等と訳されますね
原文のニュアンスは分かりませんが、翻訳側のニュアンスが少し曖昧なのは、{}がキャストの対象であるためと考えられます

いずれにしてもT()では全ての型変換には対応できないので、整数型以外のキャストも想定する場合ば(T)としておくのが無難と思われます

尚質問内容を読み違えていた部分がありますが、static_cast<T>についてはこちらのリンクではdynamic_castの方が安全であると案内されています(https://learn.microsoft.com/ja-jp/cpp/cpp/static-cast-operator?view=msvc-170)
もしstatic_castを用いる場合は、dynamic_castの検討をおすすめします

[fana]

本件は数値型の変換に関する話なので，dynamic_cast は使えません．

[Manabu]

ちょっと分かりにくいですが

> dynamic_castはこちらにある通り~ オブジェクトのキャストを対象としたクラスです

と最初にあるので、たぶんその部分は補足ではないでしょうか

Answer 1

数値型の値から double に型変換するという文脈であればどれを使っても結果は同じです。 ただ、結果は同じでも変換の意図によって使い分けるのは良い考えです。

(T)a はキャスト記法、 T(a) は関数的記法のキャストです。 関数的記法に与えられる式がひとつである場合に限り効果はキャスト記法と全く同一です。 (仕様上、関数的記法は与えられる式がひとつの場合とふたつ以上の場合で場合分けされて挙動が記述されていることに注意してください。)

static_cast<T>(a) では型変換できる種類が限定されており比較的安全な種類の変換しか出来ませんが、数値型同士の変換はほとんどどれも可能なはずです。

T{a} の形式はリスト初期化によって初期化された値を生成するのですが、 T の種類によって効果が異なります。 数値型同士であれば他のキャストと同様と考えておおよそ問題ないと思いますが縮小変換を禁止しているというのが特徴です。 たとえば int{1.0} といったように double 型の値から int へ変換するといったようなことは出来ません。

Comments

[Paalon]

`std::int32_t x = 1;` として、`double{x}` とすると、`std::int32_t` で表せる数は全て `double` で厳密に表現可能なのに、縮小変換であるという警告が出るのはなぜでしょうか？

```cpp
#include <print>
#include <cstdint>

int main() {
using T = double;
std::int32_t x = 1;

std::println("{}", (T)x);
std::println("{}", T(x));
std::println("{}", static_cast<T>(x));
std::println("{}", T{x});
}
```

```bash
$ g++-14 -std=c++23 -Wall -Wextra main.cpp -o main
main.cpp: In function 'int main()':
main.cpp:11:30: warning: narrowing conversion of 'x' from 'int32_t' {aka 'int'} to 'T' {aka 'double'} [-Wnarrowing]
11 | std::println("{}", T{x});
| ^
main.cpp:11:30: warning: narrowing conversion of 'x' from 'int32_t' {aka 'int'} to 'T' {aka 'double'} [-Wnarrowing]
```

[SaitoAtsushi]

C++ の規則が言うところの縮小変換の定義では整数から浮動小数点への変換は一律に縮小変換であるということになっています。
https://timsong-cpp.github.io/cppwp/n3337/dcl.decl#dcl.init.list-7.3
そのように設計された意図に関する資料を私は見つけられないんですが、単にルールが煩雑になるのを嫌って一律に扱うことにしたんじゃないでしょうか。
ちなみに定数 (定数式) の場合は変換可能なこともあります。

Answer 2

前半については誤認識でしたので取り下げます。

T(式)やT{式}は、初期化専用の構文です。変数宣言・関数の引数・返り値など限られた場面でしか使えません。

数値型同士であれば、オーバーロードなどが発生する余地もありませんので、Cスタイルのキャスト（(double)）でもstatic_castでも動作は同じです。あとは、コーディングスタイルの問題になります。

Comments

[Paalon]

①`型(表現)` や ②`型{表現}` に対して、③`(型) 表現` と ④`static_cast<型>(表現)` は限られていないということですか？何が限定されていないのでしょうか？よく分かりません。数値型の場合において、③と④は同じ意味ということですか？違う場合はどういう場合なのでしょうか？

[Paalon]

加えて、「コーディングスタイルの問題」というのは、③と④の意味が同一だから③と④の選択はコーディングスタイルの問題ということですか？それとも①と②と③と④からの選択がコーディングスタイルの問題ということですか？

[maisumakun]

前半は自身の誤認識でしたので取り下げます。

SaitoAtsushiさんの回答のほうがずっと適切なので、そちらを参照してください。