EffectiveC++-条款27：尽量少做转型动作

一. 内容

1. C++规则的设计目标之一是，保证类型错误绝不可能发生。理论上如果你的代码很干净的通过编译，就表示它并不企图在任何对象身上执行任何不安全的，无意义的，荒谬的操作。你应该始终坚持这一点。

2. 不幸的是，转型破坏了类型系统，这可能导致任何种类的错误，有些容易识别，有些则相当隐晦。

3. 我们先回顾转型语法。C风格的转型：（T）expression。函数风格的转型：T（expression）。两种形式并无差别，纯粹只是小括号摆放位置不一样而已，这是旧式转型。C++ 还提供四种新型转型，常常被称为 new-style 或者C++ -style casts。

   const_cast<T>(expression)
   dynamic_cast<T>(expression)
   reinterpret_cast<T>(expression)
   static_cast<T>(expression)
   

   各有各的用法。

   • const_cast 通常用来将常对象的常量性转除。它也是唯一一个可以移除常量性的转型操作符。
   • dynamic_cast 主要用来执行 base-derived 体系的安全向下转型。它是唯一无法由旧时语法执行的动作，也是唯一可能花费重大运行成本的转型动作。
   • reinterpret_cast 用以执行低级转型，实际动作及结果可能取决于编译器，这也表示它不可被移植。比如 将一块被解释成 int 的 0x00636261 重新解释为 char 为 abc，除非编写底层代码，一般很少见。
   • static_cast 用来强制隐式转换，例如将 non-const 转换成 const，或将 int 转换成 double。

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4. 旧式语法虽然合法，但新式语法较受欢迎。原因：

   • 它们很容易在代码中被辨识出来，可以简化找出类型系统在何处被破坏的过程。
   • 各个转型动作的目标明确，编译器发现转型错误的可能性更高。举个例子，当你想将 对象的 const 移除，唯一可以使用的转型操作符只能是 const_cast。

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5. 请理智使用新式转型。转型不只是告诉编译器把某种类型视作另一种类型，往往还产出了实际的运行码。比如将一个 derived class 对象的指针赋值给 base class 对象的指针，在赋值时会进行隐式转换，这时会有一个偏移量加在 derived class指针上，用来获得正确的 base* 值。

6. 关于 dynamic_cast 转型，它的许多实现版本速度相当慢，例如一个基于class名称的字符串比较，对于一个四重单继承的体系，可能会用到四次 strcmp的调用。深度继承或者多重继承的成本更高。这样实现不是没有原因，它们必须支持动态连接。之所以需要 dynamic_cast 转型，通常是因为你手上只有一个指向 base 的指针或者引用，但你想使用derived class的操作函数，需要进行转换。有两种方法可以避免这个问题：

   • 使用容器存储直接指向 derived class 对象的指针，通常是智能指针，参见条款13。

   • 在base class 提供 virtual 函数做那些想对 derived class 做的事情。
     绝对要避免以下代码：

     class Window {
     public:
         virtual ~Window();
     };
     
     class WindowOne : public Window { };
     
     class WindowTwo : public Window { };
     
     class WindowThree : public Window { };
     
     inline void Try(Window* Window) {
         if (WindowOne* One = dynamic_cast<WindowOne*>(Window)) {
             //...
         }
         else if (WindowTwo* Two = dynamic_cast<WindowTwo*>(Window)) {
             //...
         }
         else if (WindowThree* Three = dynamic_cast<WindowThree*>(Window)) {
             //...
         }
     }
     

     这样产生出来的代码又大又慢，而且基础不稳。因为每次 Window class 继承体系一有改变，所有这类代码都需要重新编写。这样的代码应该总是由某些基于 virtual 函数调用的东西取而代之。

     另外注意，dynamic_cast 只能作用于具备多态性质的base class，意味着 base class 至少具有一个 virtual 函数。

7. 当然，优良的C++代码很少使用转型，但要说完全摆脱它们又太不切实际，所以我们应该尽量隔离转型行为，通常是将它们隐藏在某个private函数中。

二. 总结

1. 如果可以，尽量避免转型，特别是注重效率的代码中避免 dynamic_casts。如果有个设计需要转型动作，试着发展无需转型的替代设计。
2. 如果转型是必要的，试着将它隐藏于某个函数背后。客户随后可以调用该函数，而不需将转型放入他们自己的代码内。
3. 宁可使用C++ - syle新式转型，不要使用旧式转型。前者很容易辨识出来，而且也比较有着分门别类的职掌。