强制转换符 static_cast, dynamic_cast, reinterpret_cast, const_cast

最近在看 Tensorflow Lite 的源码，里面用了多种类型转换，我查了下相关资料，汇总记录一下。

为啥在 C++ 中会有这么多转换符号

C 风格转换风格简单，但是主要存在下面两点缺点：

1. 转换随意，可以在任意类型间转换，转换间差异很大。
2. 没有统一的关键字和标识符，代码排查时容易遗漏疏忽。

所以，针对场景需求不同，C++ 提供了四种转换类型来解决上述问题。

1. 对类型转换做了细分，提供了四种不同的类型转换，支持不同需求的转换。
2. 类型转换有了统一的标识符，利于代码排查和检查。

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static_cast

用法：static_cast(expression)
把 expression 转换为 type-id 的类型，但没有类型检查来保证转换的安全性，主要有以下几种用法

• 用于类层次结构中基类和子类之间指针或引用的转换。进行上行转换（把子类的指针或引用转换成基类表示）是安全的；进行下行转换（把基类指针或引用转换成子类表示）时，由于没有动态类型检查，所以是不安全的。
• 用于基本数据类型之间的转换，如把int转换成char，把int转换成enum。这种转换的安全性也要开发人员来保证。
• 把空指针转换成目标类型的空指针。
• 把任何类型的表达式转换成void类型。

注意：static_cast不能转换掉expression的const、volitale、或者__unaligned属性。

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dynamic_cast

用法: dynamic_cast(expression)

该运算符把 expression 转换成 type-id 类型的对象，type-id 必须是类的指针，类的引用或者 void*，主要用法

• 类层次间的上行或下行转换，以及类之间的交叉转换

在类层次上行转换时，dynamic_cast 和 static_cast 的效果基本一致，但在下行转换时，dynamic_cast 具有类型检查功能，如下例子。

class B{
public:
    int m_iNum;
    virtual void foo(); // 运行时检查类型信息是依赖虚函数，否则会编译出错
};

class D:public B{
 public:
    char *m_szName[100];
};

void func(B *pb){
     D *pd1 = static_cast(pb); // 转换成 D 类型指针，但是访问 m_szName 是不安全的
     D *pd2 = dynamic_cast(pb); // 类型检查，返回 NULL
}

此外，dynamic_cast 还支持交叉转换，如下代码所示：

class A{
public:
    int m_iNum;
    virtual void f(){}
};
 
class B:public A{
};
 
class D:public A{
};
 
void foo(){
 B *pb = new B;
 pb->m_iNum = 100;
 
 D *pd1 = static_cast(pb); // 不允许，编译时出错
 D *pd2 = dynamic_cast(pb); // 允许，但值为空指针
 delete pb;
}

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reinterpret_cast

用法：reinpreter_cast (expression)

type-id 必须是一个指针、引用、算术类型、函数指针或者成员指针。它可以把一个指针转换成一个整数，也可以把一个整数转换成一个指针，简单来说，它可以将任何指针类型转化成任何其他指针类型。

这个强制转换符还是蛮危险的，一般来说使用场景有两种：

• 清楚的知道强制转换时两者的类型
• 需要对位进行操作

这个转换符是这四个中最难理解的，我现在也没完全搞明白，慎重使用。

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const_cast

用法：const_cast (expression)

该运算符用来修改类型的const或volatile属性。除了const 或volatile修饰之外， type_id和expression的类型是一样的。

作用是将常量指针转换成非常量指针，那么对应值就可以进行修改了，如下例子所示

const 类的举例如下：

class B{
 public:
     int m_iNum;
}
 
void foo(){
    const B b1;
    // b1.m_iNum = 100; // 执行这句会报错
    
    B b2 = const_cast(b1);
    b2. m_iNum = 200; // 转换后修改则不会
}

参考链接

1. [C++ Language Tutorial - Type Casting
   ]
2. reinterpret_cast in C++ | Type Casting operators
3. 类型转换之reinterpret_cast
4. 详解C++的static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast