显式类型转换到底是个啥

之前的一篇隐式类型转换，介绍了编译器在什么情况下会偷偷的进行类型转换，以及转换的一些规则，这篇文章主要总结显式类型转换的一些知识

简单回顾一下，显式的类型转换有哪些，C++中提供4种强制类型转换的方式

static_cast
dynamic_cast
const_cast
reinterpret_cast

接下来就对4种强制类型转换的方式分别进行分析

static_cast

任何具有明确定义的类型转换，都可以使用 static_cast, 但是 static_cast 不能转换掉底层 const，volatile 属性

注意注意，static_cast 由于不提供运行时的检查，因此需要开发者自己确保转换的安全性，否则可能产生未定义的后果。

主要在以下几个场景中使用比较多：

当需要把一个较大的算数类型赋值给较小的类型时，明确告诉了编译器我们不在乎潜在的精度损失，编译器也不会给出警告信息
void指针和具体类型指针之间的转换, static_cast 可以找回原本存在于 void* 指针中的值, 当然也可以转换成 void* 类型
原有一些隐式类型转换，例如向上转型， short 转 int, int 转 double 等，类类型转换（转换构造函数或者类型转换运算符）等等，当然了可以不写 static_cast, 编译器也会默认转换的
派生类向基类的转换，注意 static_cast 是把子类对象的指针或引用转换成父类指针或引用，这种转换是安全的，但是进行下行转换，是不安全的

dynamic_cast

dynamic_cast 用于在类的继承层次之间进行类型转换，它既允许向上转型，也允许向下转型

dynamic_cast 运算符的使用形式如下所示：

// type 必须是一个类类型
dynamic_cast<type*>(e)       // e 必须是一个有效的指针
dynamic_cast<type&>(e)       // e 必须是一个左值
dynamic_cast<type&&>(e)      // e 不能是左值

e 的类型必须符合以下三个条件中的任意一个

目标 type 的公有派生类
目标 type 的公有基类
目标 type 的类型

如果符合，则类型转换成功。否则，转换失败

如果一条 dynamic_cast 语句的转换目标是指针类型并且失败了，则结果是 0

  // bp 指向一个 Base 对象
  // Base 基类， Derived 为其派生类
  if (Derived * dp = dynamic_cast<Derived> (bp)) {
      // 使用 dp 指向的 Derived 对象
  } else {
      // 使用 bp 指向的 Base 对象
  }

如果转换目标是引用类型并且失败了，则 dynamic_cast 运算符会抛出一个 bad_cast 异常

  try {
      const Derived &d = dynamic_cast<const Derived&> d;
      // 使用 b 引用的 Derived 对象
  } catch(bad_cast) {
      // 处理类型转换失败的情况
  }

简单整理一下 dynamic_cast

相比 static_cast，dynamic_cast 会在运行时检查类型转换是否合法，具有一定的安全性
dynamic_cast 转换仅适用于指针或引用。
类的继承层次之间进行类型转换，有个前提是，基类必须要有虚函数，因为 dynamic_cas t是运行时类型检查 RTTI，需要运行时类型信息，而这个信息是存储在类的虚函数表中，只有一个类定义了虚函数，才会有虚函数表
- 向上转型，一定能转换成功，因为向上转型始终是安全的
- 向下转型，对于下行转换，dynamic_cast 是安全的（当类型不一致时，转换过来的是空指针），而 static_cast 是不安全的
- 但是在多层继承的情况下，向下转型可能不一定能转换成功(不是说不安全)，这就涉及到 C++ RTTI 机制下对象内存方面的知识，这里先不展开，后面会单独写一篇这方面的知识

const_cast

const_cast 用于移除类型的 const、volatile 属性，也是只能改变运算对象的 const、volatile 属性

常量指针被转换成非常量指针，并且仍然指向原来的对象；
常量引用被转换成非常量引用，并且仍然引用原来的对象。

reinterpret_cast

reinterpret_cast 通过 重新解释 底层位模式的类型间转换，简单说就是是从底层对数据类型进行重新解释

int *ip;
char *pc = reinterpret_cast<char*>(ip);

pc 所指的真实对象是一个 int 而非字符，所以把 pc 当成普通字符指针使用就可能在运行时发生错误

string str(pc);   // 非常危险

reinterpret_cast 相当于告诉编译器 pc 的值是 char* 类型，而实际上它存放的是指向 int 的指针

所以 reinterpret_cast 是非常激进的指针类型转换，在编译期完成，可以转换任何类型的指针，所以极不安全。不到万不得已，不用使用这个转换符

看到一篇博客里提到很有意思的一点：

reinterpret_cast 体现了 C++ 语言的设计思想：用户可以做任何操作，但要为自己的行为负责。

总结

强制类型转换干扰了正常的类型检查，因此我们应该避免使用强制类型转换，尤其是 reinterpret_cast, 如果实在无法避免，也应该尽量限制类型转换的作用域，并且记录对相关类型的所有嘉定，这样可以减少错误的发生

一个懒散的程序猿

static_cast

dynamic_cast

const_cast

reinterpret_cast

总结