【C++专题】static_cast, dynamic_cast, const_cast探讨

【C++专题】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

第1部分. 隐式类型转换

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。

int ival = 3;
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

extern double sqrt(double);

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

double difference(int ival1, int ival2)
{
return ival1 - ival2;
//返回值被提升为double类型
}

第2部分. 显式类型转换

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..

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

它主要有如下几种用法：
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指针或引用）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void指针转换成目标类型的指针(不安全!!)
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。

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

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
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()
{
//
}

payroll()通过多态来调用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