1 轉(zhuǎn)換類型

c++中的轉(zhuǎn)換類型分為隱式轉(zhuǎn)換和顯示轉(zhuǎn)換。

2 隱式轉(zhuǎn)換

又稱為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，包括以下幾種情況：
1）算數(shù)轉(zhuǎn)換：在混合類型的算術(shù)表達(dá)式中，最快的數(shù)據(jù)類型成為目標(biāo)轉(zhuǎn)換類型。

int ival =3;
double dval = 3.14;
ival+dval;//ival會(huì)被轉(zhuǎn)換成double類型

2)一種類型表達(dá)式賦值給另一種類型的對(duì)象：目標(biāo)類型是被賦值對(duì)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(shí)，不存在標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，編譯出錯(cuò)
3)講一個(gè)表達(dá)式作為實(shí)參傳遞給函數(shù)調(diào)用，此時(shí)形參和實(shí)參類型不一樣：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(gè)函數(shù)返回一個(gè)表達(dá)式，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
}

3 顯示轉(zhuǎn)換

被稱為“強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換”(cast)
C 風(fēng)格： (type-id)
C++風(fēng)格： static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast..

3.1 static_cast

• 用法：static_cast < type-id > ( expression )
• 說(shuō)明：該運(yùn)算符把expression轉(zhuǎn)換為type-id類型，但沒(méi)有運(yùn)行時(shí)類型檢查來(lái)保證轉(zhuǎn)換的安全性。
• 來(lái)源：為什么需要static_cast強(qiáng)制轉(zhuǎn)換？
  情況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。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；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(shí)，由于沒(méi)有動(dòng)態(tài)類型檢查，所以是不安全的。
• 用于基本數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換，如把int轉(zhuǎn)換成char，把int轉(zhuǎn)換成enum。這種轉(zhuǎn)換的安全性也要開(kāi)發(fā)人員來(lái)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。

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

3.2 dynamic_cast

• 用法：dynamic_cast < type-id > ( expression )
• 說(shuō)明：該運(yùn)算符把expression轉(zhuǎn)換成type-id類型的對(duì)象。Type-id必須是類的指針、類的引用或者void *；如果type-id是類指針類型，那么expression也必須是一個(gè)指針，如果type-id是一個(gè)引用，那么expression也必須是一個(gè)引用。
• 來(lái)源：為什么需要dynamic_cast強(qiáng)制轉(zhuǎn)換？
  簡(jiǎn)單的說(shuō)，當(dāng)無(wú)法使用virtual函數(shù)的時(shí)候

典型案例：
Wicrosoft公司提供給我們一個(gè)類庫(kù)，其中提供一個(gè)類Employee.以頭文件Eemployee.h和類庫(kù).lib分發(fā)給用戶
顯然我們并無(wú)法得到類的實(shí)現(xiàn)的源代碼

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

我們公司在開(kāi)發(fā)的時(shí)候建立有如下類:

classMyCompany{ 
public:
    void payroll(Employee *pe);
  //...
};
void MyCompany::payroll(Employee *pe){
    //do something  
}

但是開(kāi)發(fā)到后期，我們希望能增加一個(gè)bonus()的成員函數(shù)到W$公司提供的類層次中。
假設(shè)我們知道源代碼的情況下，很簡(jiǎn)單，增加虛函數(shù), 但是現(xiàn)在情況是，我們并不能修改源代碼，怎么辦？dynamic_cast華麗登場(chǎng)了！
在Employee.h中增加bonus()聲明，在另一個(gè)地方定義此函數(shù)，修改調(diào)用函數(shù)payroll().重新編譯，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(gè)Programmer對(duì)象,dynamic_cast成功，并且開(kāi)始指向Programmer對(duì)象起始處
    if(pm)    {
        //call Programmer::bonus()
    }
    //如果pe不是實(shí)際指向Programmer對(duì)象，dynamic_cast失敗，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，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(shí)，dynamic_cast和static_cast的效果是一樣的；在進(jìn)行下行轉(zhuǎn)換時(shí)，dynamic_cast具有類型檢查的功能，比static_cast更安全。

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(gè)Derived類型的對(duì)象，pd1和pd2是一樣的，并且對(duì)這兩個(gè)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(gè)Base類型的對(duì)象，那么pd1將是一個(gè)指向該對(duì)象的指針，對(duì)它進(jìn)行Derived類型的操作將是不安全的（如訪問(wèn)m_szName），而pd2將是一個(gè)空指針(即0，因?yàn)閐ynamic_cast失敗)。
另外要注意：Base要有虛函數(shù)，否則會(huì)編譯出錯(cuò)；static_cast則沒(méi)有這個(gè)限制。這是由于運(yùn)行時(shí)類型檢查需要運(yùn)行時(shí)類型信息，而這個(gè)信息存儲(chǔ)在類的虛函數(shù)表（關(guān)于虛函數(shù)表的概念，詳細(xì)可見(jiàn)<Inside c++ object model>）中，只有定義了虛函數(shù)的類才有虛函數(shù)表，沒(méi)有定義虛函數(shù)的類是沒(méi)有虛函數(shù)表的。

另外，dynamic_cast還支持交叉轉(zhuǎn)換（cross cast）。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，使用static_cast進(jìn)行轉(zhuǎn)換是不被允許的，將在編譯時(shí)出錯(cuò)；而使用 dynamic_cast的轉(zhuǎn)換則是允許的，結(jié)果是空指針。

3.3 reinterpret_cast

• 用法：reinpreter_cast<type-id> (expression)
• 說(shuō)明：type-id必須是一個(gè)指針、引用、算術(shù)類型、函數(shù)指針或者成員指針。它可以把一個(gè)指針轉(zhuǎn)換成一個(gè)整數(shù)，也可以把一個(gè)整數(shù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)指針（先把一個(gè)指針轉(zhuǎn)換成一個(gè)整數(shù)，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）。

3.4 const_cast

• 用法：const_cast<type_id> (expression)
• 說(shuō)明：該運(yùn)算符用來(lái)修改類型的const或volatile屬性。除了const 或volatile修飾之外， type_id和expression的類型是一樣的。
• 常量指針被轉(zhuǎn)化成非常量指針，并且仍然指向原來(lái)的對(duì)象；常量引用被轉(zhuǎn)換成非常量引用，并且仍然指向原來(lái)的對(duì)象；常量對(duì)象被轉(zhuǎn)換成非常量對(duì)象。

3.4.1 常量折疊

一個(gè)變量在使用const_cast去掉指針或者引用的const限定符后，“如果常量本身不是常量，獲得的權(quán)限是合法的， 如果本身是常量，使用const_cast再寫的后果是未定義的。有以下代碼：

int main(){
    const int a = 1;
    int & b = const_cast<int&>(a);
    b = 2;
    cout << a ;
    cout << b;
    return 0;
}

會(huì)得到以下輸出

image.png

然而，debug的時(shí)候卻是這樣

image.png

image.png

image.png

3.4.1 使用const_cast去掉const限定符

只有當(dāng)對(duì)象原本就是非常量時(shí)，才是正確的行為。

void func(const int& a)//形參為，引用指向const int{
    int& b = const_cast<int&>(a);//去掉const限定，因?yàn)樵緸榉浅Ａ?    b++;
    return;
}
int main(){
    int a = 100;
    func(a);
    cout << a << endl;  // 打印101
    return 0;
}

3.4.2使用const_cast添加const限定符

const string& shorter(const string& s1, const string& s2) {
    return s1.size() <= s2.size() ? s1 : s2;
}
string& shorter(string& s1, string& s2) {
    //重載調(diào)用到上一個(gè)函數(shù)，它已經(jīng)寫好了比較的邏輯
    auto &r = shorter(const_cast<const string&>(s1), const_cast<const string&>(s2));
    //auto等號(hào)右邊為引用，類型會(huì)忽略掉引用
    return const_cast<string&>(r);
}

const string&版本函數(shù)為比較字符串長(zhǎng)度的正確實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楸容^長(zhǎng)度時(shí)不會(huì)改變字符串，所以參數(shù)和返回值都為const。
當(dāng)實(shí)參為const時(shí)，由于函數(shù)重載，會(huì)調(diào)用到const string&版本函數(shù)，這也是期望的結(jié)果。

但當(dāng)實(shí)參為非const時(shí)，我們希望還是繼續(xù)調(diào)用已經(jīng)寫好比較邏輯的const string&版本函數(shù)，但返回值希望返回string &，所以這里再封裝一層函數(shù)。（這里一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，函數(shù)重載是忽略返回值，且忽略形參的頂層const，可以這么理解，有頂層const的概念，說(shuō)明參數(shù)是引用或指針，但我們主要關(guān)心的是指向的數(shù)據(jù)，所以要忽略頂層const）（因?yàn)閰?shù)忽略頂層const，所以重載時(shí)只關(guān)心底層const是否一樣）
參考：https://blog.csdn.net/anlian523/article/details/95751762
https://www.cnblogs.com/chio/archive/2007/07/18/822389.html