static_cast, dynamic_cast, const_cast探讨
首先回顾一下C++类型转换：
C++类型转换分为：隐式类型转换和显式类型转换
何时发生隐式类型转换
在下面这些情况下，编译器会自动地转换运算对象的类型：
- 在大多数表达式中，比int类型小的整型值首先提升为较大的整数类型
- 在条件中，非布尔值转换为布尔类型
- 初始化过程中，初始值转换成变量的类型；在赋值语句中，右侧运算对象转换成左侧运算对象的类型
- 如果算术运算或关系运算的运算对象有多种类型，需要转换成同一种类型
- 函数调用时也会发生类型转换
又称为“标准转换”，包括以下几种情况：
1) 算术转换(Arithmetic conversion) : 在混合类型的算术表达式中, 最宽的数据类型成为目标转换类型。
double dval = 3.14159;
ival + dval;//ival被提升为double类型
2)一种类型表达式赋值给另一种类型的对象：目标类型是被赋值对象的类型
int *pi = 0; // 0被转化为int *类型ival = dval; // double->int
例外：void指针赋值给其他指定类型指针时，不存在标准转换，编译出错
3)将一个表达式作为实参传递给函数调用，此时形参和实参类型不一致：目标转换类型为形参的类型
cout << "The square root of 2 is " << sqrt(2) << endl;
//2被提升为double类型：2.0
4)从一个函数返回一个表达式，表达式类型与返回类型不一致：目标转换类型为函数的返回类型
{
return ival1 - ival2;
//返回值被提升为double类型
}
其他隐式转换
除了算术转换之外还有几种隐式转换，包括如下几种：
数组转换成指针： 在大多数用到数组的表达式中，数组自动转换成指向数组首元素的指针：
int ia[10]; //含有10个整数的数组
int *ip=ia; //ia转换成指向数组首元素的指针
当数组被用作decltype关键字的参数，或者作为取地址符（&）、sizeof及typeid等运算符的运算对象时，上述转换不会发生。同样的，如果用一个引用来初始化数组，上述转换也不会发生。
指针的转换：C++还规定了几种其他转换方式，包括常量整数值0或字面值nullptr能转换成任意指针类型；指向任意非常量的指针能转换成void*；指向任意对象的指针能转换成const void*。
转换成布尔类型：存在一种从算术类型或指针类型向布尔类型自动转换的机制。如果指针或算术类型的值为0，转换结果为false；否则转换结果是true；
转换成常量：允许将指向非常量类型的指针转换成指向相应的常量类型的指针，对于引用也是这样。也就是说，如果T是一种类型，我们就能将指向T的指针或引用分别转换成指向const T的指针或引用。相反的转换不存在，因为它试图删除掉底层const。
类类型定义的转换：类类型能定义由编译器自动执行的转换，不过编译器每次只能执行一种类类型的转换。
被称为“强制类型转换”(cast)
C 风格： (type-id)
C++风格： static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast..
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关于强制类型转换的问题，很多书都讨论过，写的最详细的是C++ 之父的《C++ 的设计和演化》。最好的解决方法就是不要使用C风格的强制类型转换，而是使用标准C++的类型转换符：static_cast, dynamic_cast。标准C++中有四个类型转换符：
static_cast、
dynamic_cast、
reinterpret_cast、和
const_cast。下面对它们一一进行介绍。
static_cast
用法：
static_cast < type-id > ( expression )
说明：该运算符把expression转换为type-id类型，但没有运行时类型检查来保证转换的安全性。
来源：为什么需要static_cast强制转换？
情况1：void指针->其他类型指针 情况2：改变通常的标准转换 情况3：避免出现可能多种转换的歧义 用法：static_cast < type-id > ( exdivssion ) 注意：static_cast 不能转换掉exdivssion的const、volitale、或者__unaligned属性。 它主要有如下几种用法：
dynamic_cast
用法：
dynamic_cast < type-id > ( expression )
说明：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 *；如果type-id是类指针类型，那么expression也必须是一个指针，如果type-id是一个引用，那么expression也必须是一个引用。
来源：为什么需要dynamic_cast强制转换？
简单的说，当无法使用virtual函数的时候 用法：dynamic_cast < type-id > ( exdivssion ) dynamic_cast主要用于类层次间的上行转换和下行转换，还可以用于类之间的交叉转换。
上行转换（up-casting）与下行转换（down-casting）
看到这个，读者可能会问，哪些转换不安全？根据前面所举的例子，可以看到，不安全来源于两个方面：其一是类型的窄化转化，会导致数据位数的丢失；其二是在类继承链中，将父类对象的地址（指针）强制转化成子类的地址（指针），这就是所谓的下行转换。“下”表示沿着继承链向下走（向子类的方向走）。 类似地，上行转换的“上”表示沿继承链向上走（向父类的方向走）。 我们给出结论，上行转换一般是安全的，下行转换很可能是不安全的。 为什么呢？因为子类中包含父类，所以上行转换（只能调用父类的方法，引用父类的成员变量）一般是安全的。但父类中却没有子类的任何信息，而下行转换会调用到子类的方法、引用子类的成员变量，这些父类都没有，所以很容易“指鹿为马”或者干脆指向不存在的内存空间。 值得一说的是，不安全的转换不一定会导致程序出错，比如一些窄化转换在很多场合都会被频繁地使用，前提是程序员足够小心以防止数据溢出；下行转换关键看其“本质”是什么，比如一个父类指针指向子类，再将这个父类指针转成子类指针，这种下行转换就不会有问题。
针对类指针的问题，C++特别设计了更加细致的转换方法，分别有： static_cast <new_type> (expression) 可以提升转换的安全性。
class D:public B{ void func(B *pb){ 在上面的代码段中，如果pb指向一个D类型的对象，pd1和pd2是一样的，并且对这两个指针执行D类型的任何操作都是安全的； 另外要注意：B要有虚函数，否则会编译出错；static_cast 则没有这个限制。 另外，dynamic_cast还支持交叉转换（cross cast）。如下代码所示。 class B:public A{ class D:public A{ void foo(){ D *pd1 = static_cast (pb); //compile error 在函数foo中，使用static_cast 进行转换是不被允许的，将在编译时出错；而使用 dynamic_cast的转换则是允许的，结果是空指针。
典型案例： Wicrosoft公司提供给我们一个类库，其中提供一个类Employee.以头文件Eemployee.h和类库.lib分发给用户 显然我们并无法得到类的实现的源代码
//Emplyee.h
class Employee { public: virtual int salary(); }; class Manager : public Employee { public: int salary(); }; class Programmer : public Employee { public: int salary(); }; 我们公司在开发的时候建立有如下类:
class MyCompany
{ public: void payroll(Employee *pe); //  }; void MyCompany::payroll(Employee *pe) { //do something } 但是开发到后期，我们希望能增加一个bonus()的成员函数到W$公司提供的类层次中。 假设我们知道源代码的情况下，很简单，增加虚函数：
//Emplyee.h payroll()通过多态来调用bonus()
class Employee { public: virtual int salary(); virtual int bonus(); }; class Manager : public Employee { public: int salary(); }; class Programmer : public Employee { public: int salary(); int bonus(); }; //Emplyee.cpp int Programmer::bonus() { // }
class MyCompany
{ public: void payroll(Employee *pe); // }; void MyCompany::payroll(Employee *pe) { //do something //pe->bonus(); } 但是现在情况是，我们并不能修改源代码，怎么办？dynamic_cast华丽登场了！ 在Employee.h中增加bonus()声明，在另一个地方定义此函数，修改调用函数payroll().重新编译，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();//直接在这里扩展 }; //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实际指向一个Programmer对象,dynamic_cast成功，并且开始指向Programmer对象起始处 if(pm) { //call Programmer::bonus() } //如果pe不是实际指向Programmer对象，dynamic_cast失败，并且pm = 0 else { //use Employee member functions } } dynamic_cast主要用于类层次间的上行转换和下行转换，还可以用于类之间的交叉转换。 在类层次间进行上行转换时，dynamic_cast和static_cast的效果是一样的；在进行下行转换时，dynamic_cast具有类型检查的功能，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); } 在上面的代码段中， 如果pb实际指向一个Derived类型的对象，pd1和pd2是一样的，并且对这两个指针执行Derived类型的任何操作都是安全的； 如果pb实际指向的是一个Base类型的对象，那么pd1将是一个指向该对象的指针，对它进行Derived类型的操作将是不安全的（如访问m_szName），而pd2将是一个空指针(即0，因为dynamic_cast失败)。 另外要注意：Base要有虚函数，否则会编译出错；static_cast则没有这个限制。这是由于运行时类型检查需要运行时类型信息，而这个信息存储在类的虚函数表（关于虚函数表的概念，详细可见<Inside c++ object model>）中，只有定义了虚函数的类才有虚函数表，没有定义虚函数的类是没有虚函数表的。 另外，dynamic_cast还支持交叉转换（cross cast）。如下代码所示。
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; } 在函数foo中，使用static_cast进行转换是不被允许的，将在编译时出错；而使用 dynamic_cast的转换则是允许的，结果是空指针。 reinpreter_cast
用法：
reinpreter_cast<type-id> (expression)
说明：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（先把一个指针转换成一个整数，在把该整数转换成原类型的指针，还可以得到原先的指针值）。
该运算符的用法比较多。 const_cast
用法：
const_cast<type_id> (expression)
说明：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。
常量指针被转化成非常量指针，并且仍然指向原来的对象；常量引用被转换成非常量引用，并且仍然指向原来的对象；常量对象被转换成非常量对象。 Voiatile和const类试。举如下一例：
class B{
public: int m_iNum; } void foo(){ const B b1; b1.m_iNum = 100; //comile error B b2 = const_cast<B>(b1); b2. m_iNum = 200; //fine } 上面的代码编译时会报错，因为b1是一个常量对象，不能对它进行改变；使用const_cast把它转换成一个常量对象，就可以对它的数据成员任意改变。注意：b1和b2是两个不同的对象。 |