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首先回顧一下C++類型轉(zhuǎn)換：C++類型轉(zhuǎn)換分為：隱式類型轉(zhuǎn)換和顯式類型轉(zhuǎn)換

第1部分. 隱式類型轉(zhuǎn)換

又稱為“標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換”，包括以下幾種情況：

1. 算術(shù)轉(zhuǎn)換(Arithmetic conversion) : 在混合類型的算術(shù)表達(dá)式中, 最寬的數(shù)據(jù)類型成為目標(biāo)轉(zhuǎn)換類型橄登。

int ival = 3;
double dval = 3.14159;

ival + dval;//ival被提升為double類型

2)一種類型表達(dá)式賦值給另一種類型的對象：目標(biāo)類型是被賦值對象的類型

int *pi = 0; // 0被轉(zhuǎn)化為int *類型
ival = dval; // double->int

例外：void指針賦值給其他指定類型指針時抓歼，不存在標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，編譯出錯

3)將一個表達(dá)式作為實(shí)參傳遞給函數(shù)調(diào)用拢锹，此時形參和實(shí)參類型不一致：目標(biāo)轉(zhuǎn)換類型為形參的類型

extern double sqrt(double);
cout << "The square root of 2 is " << sqrt(2) << endl;
//2被提升為double類型：2.0

4)從一個函數(shù)返回一個表達(dá)式谣妻，表達(dá)式類型與返回類型不一致：目標(biāo)轉(zhuǎn)換類型為函數(shù)的返回類型

double difference(int ival1, int ival2)
{
  return ival1 - ival2;    
  //返回值被提升為double類型
}

第2部分. 顯式類型轉(zhuǎn)換

被稱為“強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換”(cast)

關(guān)于強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換的問題，很多書都討論過展哭，寫的最詳細(xì)的是C++ 之父的《C++ 的設(shè)計(jì)和演化》湃窍。最好的解決方法就是不要使用C風(fēng)格的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，而是使用標(biāo)準(zhǔn)C++的類型轉(zhuǎn)換符：static_cast, dynamic_cast匪傍。標(biāo)準(zhǔn)C++中有四個類型轉(zhuǎn)換符：static_cast您市、dynamic_cast、reinterpret_cast役衡、和const_cast茵休。下面對它們一一進(jìn)行介紹。

static_cast

用法：**static_cast **< type-id > ( expression )

說明：該運(yùn)算符把expression轉(zhuǎn)換為type-id類型手蝎，但沒有運(yùn)行時類型檢查來保證轉(zhuǎn)換的安全性榕莺。

來源：為什么需要static_cast強(qiáng)制轉(zhuǎn)換？
1：void*指針->其他類型指針情況
2：改變通常的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換情況
3：避免出現(xiàn)可能多種轉(zhuǎn)換的歧義

它主要有如下幾種用法：

• 用于類層次結(jié)構(gòu)中基類和子類之間指針或引用的轉(zhuǎn)換棵介。進(jìn)行上行轉(zhuǎn)換（把子類的指針或引用轉(zhuǎn)換成基類表示）是安全的钉鸯；進(jìn)行下行轉(zhuǎn)換（把基類指針或引用轉(zhuǎn)換成子類指針或引用）時，由于沒有動態(tài)類型檢查邮辽，所以是不安全的唠雕。
• 用于基本數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換，如把int轉(zhuǎn)換成char吨述，把int轉(zhuǎn)換成enum岩睁。這種轉(zhuǎn)換的安全性也要開發(fā)人員來保證。
• 把void指針轉(zhuǎn)換成目標(biāo)類型的指針*(不安全!!)
• 把任何類型的表達(dá)式轉(zhuǎn)換成void*類型揣云。

注意：static_cast不能轉(zhuǎn)換掉expression的const捕儒、volitale、或者_(dá)_unaligned屬性邓夕。

dynamic_cast

用法：**dynamic_cast **< type-id > ( expression )

說明：該運(yùn)算符把expression轉(zhuǎn)換成type-id類型的對象刘莹。Type-id必須是類的指針亿笤、類的引用或者void *；如果type-id是類指針類型栋猖，那么expression也必須是一個指針，如果type-id是一個引用汪榔，那么expression也必須是一個引用蒲拉。

來源：為什么需要dynamic_cast強(qiáng)制轉(zhuǎn)換？
簡單的說痴腌，當(dāng)無法使用virtual函數(shù)的時候

典型案例：X公司提供給我們一個類庫雌团，其中提供一個類Employee.以頭文件Eemployee.h和類庫.lib分發(fā)給用戶顯然我們并無法得到類的實(shí)現(xiàn)的源碼

//Emplyee.h
class Employee 
{
public:    
  virtual int salary();
};

class Manager : public Employee
{
public:     
  int salary();
};

class Programmer : public Employee
{
public:    
  int salary();
};

Y公司在開發(fā)的時候建立有如下類:

class MyCompany
{
public:    
  void payroll(Employee *pe);    
  //...
};

void MyCompany::payroll(Employee *pe)
{    
  //do something
}

但是開發(fā)到后期，我們希望能增加一個bonus()的成員函數(shù)到X公司提供的類層次中士聪。假設(shè)我們知道源代碼的情況下锦援，很簡單，增加虛函數(shù)：

//Emplyee.h
class Employee 
{
public:    
  virtual int salary();    
  virtual int bonus();
};

class Manager : public Employee
{
public:     
  int salary();
};

class Programmer : public Employee
{
public:    
  int salary();    
  int bonus();
};

//Emplyee.cpp
...

int Programmer::bonus()
{ 
  //...
}
...   

payroll()通過多態(tài)來調(diào)用bonus()

class MyCompany
{
public:    
  void payroll(Employee *pe);    
};

void MyCompany::payroll(Employee *pe)
{    
  //do something    
  //pe->bonus();
}

但是現(xiàn)在情況是剥悟，我們并不能修改源代碼灵寺，怎么辦？dynamic_cast華麗登場了区岗！
在Employee.h中增加bonus()聲明略板，在另一個地方定義此函數(shù)，修改調(diào)用函數(shù)payroll().重新編譯慈缔，ok

//Emplyee.h

class Employee 
{
  public:    
  virtual int salary();
};

class Manager : public Employee
{
  public:     
  int salary();
};

class Programmer : public Employee
{
  public:    
  int salary();    
  int bonus();//直接在這里擴(kuò)展
};

//somewhere.cpp

int Programmer::bonus()
{    
  //define...
}

class MyCompany
{
public:    
  void payroll(Employee *pe);    
  //...
};

void MyCompany::payroll(Employee *pe)
{    
  Programmer *pm = dynamic_cast<Programmer *>(pe);        

  //如果pe實(shí)際指向一個Programmer對象,dynamic_cast成功叮称，并且開始指向Programmer對象起始處    
  if(pm)    
  {        
    //call Programmer::bonus()    
  }    
  //如果pe不是實(shí)際指向Programmer對象，dynamic_cast失敗藐鹤，并且pm = 0    
  else    
  {        
    //use Employee member functions    
  }
}

dynamic_cast主要用于類層次間的上行轉(zhuǎn)換和下行轉(zhuǎn)換瓤檐，還可以用于類之間的交叉轉(zhuǎn)換。在類層次間進(jìn)行上行轉(zhuǎn)換時娱节，dynamic_cast和static_cast的效果是一樣的挠蛉；在進(jìn)行下行轉(zhuǎn)換時，dynamic_cast具有類型檢查的功能括堤，比static_cast更安全碌秸。

class Base
{
public:    
  int m_iNum;    
  virtual void foo();
};

class Derived:public Base
{
public:    
  char *m_szName[100];
};

void func(Base *pb)
{    
  Derived *pd1 = static_cast<Derived *>(pb);    
  Derived *pd2 = dynamic_cast<Derived *>(pb);
}

在上面的代碼段中，
如果pb實(shí)際指向一個Derived類型的對象悄窃，pd1和pd2是一樣的讥电，并且對這兩個指針執(zhí)行Derived類型的任何操作都是安全的；
如果pb實(shí)際指向的是一個Base類型的對象轧抗，那么pd1將是一個指向該對象的指針恩敌，對它進(jìn)行Derived類型的操作將是不安全的（如訪問m_szName），而pd2將是一個空指針(即0横媚，因?yàn)閐ynamic_cast失敗)纠炮。
另外要注意：Base要有虛函數(shù)月趟，否則會編譯出錯；static_cast則沒有這個限制恢口。這是由于運(yùn)行時類型檢查需要運(yùn)行時類型信息孝宗，而這個信息存儲在類的虛函數(shù)表（關(guān)于虛函數(shù)表的概念，詳細(xì)可見<Inside c++ object model>）中耕肩，只有定義了虛函數(shù)的類才有虛函數(shù)表因妇，沒有定義虛函數(shù)的類是沒有虛函數(shù)表的。

另外猿诸，dynamic_cast還支持交叉轉(zhuǎn)換（cross cast）婚被。如下代碼所示。

class Base
{
public:    
  int m_iNum;    
  virtual void f(){}
};

class Derived1 : public Base{};

class Derived2 : public Base{};

void foo(){    
  derived1 *pd1 = new Drived1;    
  pd1->m_iNum = 100;    
  Derived2 *pd2 = static_cast<Derived2 *>(pd1); //compile error    
  Derived2 *pd2 = dynamic_cast<Derived2 *>(pd1); //pd2 is NULL    
  delete pd1;
}

在函數(shù)foo中梳虽，使用static_cast進(jìn)行轉(zhuǎn)換是不被允許的址芯，將在編譯時出錯；而使用 dynamic_cast的轉(zhuǎn)換則是允許的窜觉，結(jié)果是空指針谷炸。

reinpreter_cast

用法：reinpreter_cast<type-id> (expression)

說明：type-id必須是一個指針、引用禀挫、算術(shù)類型淑廊、函數(shù)指針或者成員指針。它可以把一個指針轉(zhuǎn)換成一個整數(shù)特咆，也可以把一個整數(shù)轉(zhuǎn)換成一個指針（先把一個指針轉(zhuǎn)換成一個整數(shù)季惩，在把該整數(shù)轉(zhuǎn)換成原類型的指針，還可以得到原先的指針值）腻格。

IBM的C++指南里倒是明確告訴了我們reinterpret_cast可以画拾，或者說應(yīng)該在什么地方用來作為轉(zhuǎn)換運(yùn)算符：

• 從指針類型到一個足夠大的整數(shù)類型
• 從整數(shù)類型或者枚舉類型到指針類型
• 從一個指向函數(shù)的指針到另一個不同類型的指向函數(shù)的指針
• 從一個指向?qū)ο蟮闹羔樀搅硪粋€不同類型的指向?qū)ο蟮闹羔?/li>
• 從一個指向類函數(shù)成員的指針到另一個指向不同類型的函數(shù)成員的指針
• 從一個指向類數(shù)據(jù)成員的指針到另一個指向不同類型的數(shù)據(jù)成員的指針

const_cast

用法：const_cast<type_id> (expression)

說明：該運(yùn)算符用來修改類型的const或volatile屬性。除了const 或volatile修飾之外菜职， type_id和expression的類型是一樣的青抛。

常量指針被轉(zhuǎn)化成非常量指針，并且仍然指向原來的對象酬核；常量引用被轉(zhuǎn)換成非常量引用蜜另，并且仍然指向原來的對象；常量對象被轉(zhuǎn)換成非常量對象嫡意。

Voiatile和const類試举瑰。舉如下一例：

class B
{
public:
  int m_iNum;
};

void foo()
{
  const B b1;
  b1.m_iNum = 100; //comile error
  B b2 = const_cast<B>(b1);
  b2. m_iNum = 200; //fine
}

上面的代碼編譯時會報(bào)錯，因?yàn)閎1是一個常量對象蔬螟，不能對它進(jìn)行改變此迅；使用const_cast把它轉(zhuǎn)換成一個常量對象，就可以對它的數(shù)據(jù)成員任意改變。注意：b1和b2是兩個不同的對象耸序。

父類子類指針相互轉(zhuǎn)換問題

1:當(dāng)自己的類指針指向自己類的對象時忍些，無論調(diào)用的是虛函數(shù)還是實(shí)函數(shù)，其調(diào)用的都是自己的：
2:當(dāng)指向父類對象的父類指針被強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成子類指針時候坎怪，子類指針調(diào)用函數(shù)時罢坝，只有非重寫函數(shù)是自己的，虛函數(shù)是父類的搅窿；
3:當(dāng)指向子類對象的子類指針被強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成父類指針的時候炸客，也就是父類指針指向子類對象，此時戈钢，父類指針調(diào)用的虛函數(shù)都是子類的，而非虛函數(shù)都是自己的是尔；

將上面三句話總結(jié)成一句話就是：

當(dāng)父類子類有同名非虛函數(shù)的時候殉了，調(diào)用的是轉(zhuǎn)換后的指針類型的函數(shù)；
當(dāng)父類子類有同名虛函數(shù)的時候呢拟枚，調(diào)用的是指針轉(zhuǎn)換前指向的對象類型的函數(shù)薪铜。

詳見以下代碼：

#include <iostream>
using namespace std;
class Base {
public:
  virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
  virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }
  void h() { cout << "Base::h" << endl; }

};
class Derived:public Base
{
public:
  virtual void f(){cout<<"Derived::f"<<endl;}
  void g(){cout<<"Derived::g"<<endl;}
  void h(){cout<<"Derived::h"<<endl;}
};

void main()
{
  Base *pB=new Base();
  cout<<"當(dāng)基類指針指向基類對象時："<<endl;
  pB->f();
  pB->g();
  pB->h();
  cout<<endl;

  Derived *pD=(Derived*)pB;
  cout<<"當(dāng)父類指針被強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成子類指針時："<<endl;
  pD->f();
  pD->g();
  pD->h();
  cout<<endl;

  Derived *pd=new Derived();
  cout<<"當(dāng)子類指針指向子類時候"<<endl;
  pd->f();
  pd->g();
  pd->h();
  cout<<endl;

  Base *pb=(Base *)pd;
  cout<<"當(dāng)子類指針被強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成父類指針時："<<endl;
  pb->f();
  pb->g();
  pb->h();
  cout<<endl;

  Base *pp=new Derived();
  cout<<"父類指針指向子類對象時候："<<endl;
  pp->f();
  pp->g();
  pp->h();
  cout<<endl;
}

202019008467062.png

參考資料

C++標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換運(yùn)算符reinterpret_cast
c++中四種強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換
【C++專題】static_cast, dynamic_cast, const_cast探討