【高级程序设计语言C++】类型转换

1. static_cast

**static_cast用于进行静态类型转换，可以在编译时进行类型检查。**它可以用于以下场景：

隐式转换：将一种算术类型转换为另一种算术类型，如将int转换为double。

显式转换：将基类指针或引用转换为派生类指针或引用。

转换指针类型：将void指针转换为其他指针类型，或将其他指针类型转换为void指针。

int num = 10;
double result = static_cast<double>(num);  // 隐式转换

class Base { };
class Derived : public Base { };
Base* basePtr = new Derived();
Derived* derivedPtr = static_cast<Derived*>(basePtr);  // 显式转换

void* voidPtr = static_cast<void*>(&num);  // 转换指针类型
int* intPtr = static_cast<int*>(voidPtr);

• 优点：

• • 编译时进行类型检查，可以在编译时捕获一些类型错误。
  • 可以用于各种类型之间的隐式转换，如数值类型之间的转换、指针之间的转换等。

• 缺点：

• • 无法在运行时检查类型，因此如果转换不安全，可能导致未定义的行为。
  • 不适用于具有虚函数的类的向下转型，因为它不能保证类型安全。

2. dynamic_cast

dynamic_cast用于进行动态类型转换，主要用于处理多态类型。它在运行时进行类型检查，如果转换失败，则返回空指针（对于指针转换）或抛出std::bad_cast异常（对于引用转换）。

• 用于将基类指针或引用转换为派生类指针或引用。
• 用于处理多态类型的向下转型。

class Base { virtual void foo() { } };
class Derived : public Base { };
Base* basePtr = new Derived();
Derived* derivedPtr = dynamic_cast<Derived*>(basePtr);  // 向下转型

Base* invalidBasePtr = new Base();
Derived* invalidDerivedPtr = dynamic_cast<Derived*>(invalidBasePtr);  // 转换失败，返回空指针

• 优点：

• • 在运行时进行类型检查，可以确保类型转换的安全性。
  • 适用于具有虚函数的类的向下转型，可以在转换失败时返回空指针或抛出std::bad_cast异常。

• 缺点：

• • 运行时类型检查需要额外的开销。
  • 只能用于具有虚函数的类之间的转换。

3. const_cast

const_cast用于去除指针或引用的const属性，可以用于以下场景：

• 去除const属性，以便可以修改常量对象。
• 通过const指针或引用访问非const成员函数。

const int num = 10;
int* nonConstPtr = const_cast<int*>(&num);  // 去除const属性
*nonConstPtr = 20;  // 修改常量对象

const int* constPtr = &num;
int* nonConstPtr2 = const_cast<int*>(constPtr);  // 通过const指针访问非const成员函数

• 优点：

• • 可以去除指针或引用的const属性，以便修改常量对象。
  • 可以通过const指针或引用访问非const成员函数。

• 缺点：

• • 可能会导致程序的行为不可预测，如果修改了本来应该是常量的对象。

4. reinterpret_cast

reinterpret_cast用于进行底层的指针类型转换，它可以将一个指针转换为任意其他类型的指针，但是转换的结果往往是未定义的。

• 用于将指针转换为不同类型的指针，如将int指针转换为float指针。
• 用于将指针转换为整数类型，或将整数类型转换为指针。

int num = 10;
float* floatPtr = reinterpret_cast<float*>(&num);  // 指针类型转换

int* intPtr = reinterpret_cast<int*>(0x12345678);  // 整数类型转换为指针
uintptr_t addr = reinterpret_cast<uintptr_t>(intPtr);  // 指针转换为整数类型

• 优点：

• • 可以进行底层的指针类型转换，将指针转换为任意其他类型的指针。
  • 可以将指针转换为整数类型，或将整数类型转换为指针。

• 缺点：

• • 转换的结果往往是未定义的，可能会导致程序的行为不可预测。
  • 可能会破坏类型系统，导致类型安全问题。