[C++](27)强制类型转换 static_cast reinterpret_cast const_cast dynamic_cast

引入

C语言的类型转换

在C语言中，如果赋值运算符左右两侧的类型，形参与实参的类型，函数返回值的类型与接收值的类型不同，就需要发生类型转换。C语言存在两种类型转换：隐式类型转换和显式类型转换

1. 隐式类型转换：编译器在编译阶段自动进行，能转则转，不能转则编译失败。
2. 显式类型转换：程序员自己处理。

缺陷：

1. 转换的可视性较差， 所有的转换形式都是以一种相同形式书写，难以跟踪错误的转换。
2. 隐式类型转换在某些情况下会出问题，比如数据精度的丢失
3. 显式类型转换将所有情况都混合在一起，代码不够清晰。

C++强制类型转换

C++ 为了增强类型转换的可视性，引入了 4 种强制类型转换的操作符

• static_cast
• reinterpret_cast
• const_cast
• dynamic_cast

C++ 兼容C语言的强制类型转换，但还是希望大家使用新的强制类型转换操作符，以此来提高规范性，可读性，降低出错率。

static_cast

static_cast 用于非多态类型的转换（静态转换），编译器隐式执行的任何类型都可以用 static_cast ，但它不能用于两个不相关的类型之间的转换。

double d = 10.24;
int a = static_cast<int>(d);
cout << a << endl;	//10

reinterpret_cast

reinterpret_cast 可以用于两个不相近的类型之间的转换

比如用指针转int类型，只能用 reinterpret_cast ，用 static_cast 会报错。

int* p = &a;
//int x = static_cast(p); // 报错：E0171	类型转换无效
int x = reinterpret_cast<int>(p);
cout << x << endl;

const_cast

用于去除变量的 const 属性，方便赋值

如以下情景，不能使用reinterpret_cast

const int ca = 2;
//int* pi = reinterpret_cast(&ca); //报错 E0694	reinterpret_cast 无法丢掉常量或其他类型限定符
int* pi = const_cast<int*>(&ca);
*pi = 3;
cout << ca << endl;
cout << *pi << endl;

这里就有个小问题了，结果是什么？

• 答案：2 3，这里涉及编译器的优化，被 const 修饰的 ca 编译器不认为它会被修改了，所以访问的时候直接到缓存或者寄存器去取，用 *pi 修改了内存中的值影响不到缓存或寄存器，所以最后打印的 ca 还是 2。

如果你希望编译器去内存中取 const 变量，可以在前面加 volatile，此时的结果就是 3 3 了。

volatile const int ca = 2;

• 因为该关键字会去掉 const 属性，所以比较不安全，如果你不确定要去掉 const 属性，那就用 reinterpret_cast

dynamic_cast

规范向下转换，转换是安全的

• 向上转换：子类对象指针/引用转换成父类指针/引用
• 向下转换：父类对象指针/引用转换成子类指针/引用

对象是天然支持向上转换的（切片），但是不支持向下转换。

注意：

1. dynamic_cast 只能用于父类含有虚函数的类
2. dynamic_cast 会先检查是否能转换成功，能成功则转换，不能则返回 0

利用它我们可以检查一个父类指针是指向子类对象还是父类对象：

• 指向父类对象的父类指针转换成子类指针，会出现越界，所以转换失败。
• 指向子类对象的父类指针转换成子类指针，没有问题，转换成功。

class A
{
public:
    virtual void f() {} // 父类必须有虚函数才能用dynamic_cast
};

class B : public A
{};

void fun(A* pa)
{
    if (dynamic_cast<B*>(pa))
    {
        cout << "转换成功" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "转换失败" << pa << endl;
    }
}

void test2()
{
    A a;
    B b;
    fun(&a);
    fun(&b);
}
//转换失败0093FC38
//转换成功

• 所以我们说它是安全的，因为它能检测到你的指针能不能转换，不能转换就不转。
• 在多态类型（父类有虚函数）的情况下进行向下转换，推荐使用 dynamic_cast ，更加安全。