C++ Primer 有感（命名的强制类型转换）

C++四种强制类型转换的方法以及其应用场合，之前有看过这个知识点，但是，面试的时候怎么想也就没有写的很全面，于是，这里整理一下：

C++中的四种强制类型转换除了具有C语言强制类型转换的功能外，还可提供更好的控制强制转换的过程；能更清晰地表明程序员的意图，程序员只有看到这样的代码，立即就能知道一个强制类型转换的目的。

C风格的强制类型转换(Type Cast)很简单，不管什么类型的转换统统是： TYPE b = (TYPE)a，而C++风格的类型转换提供了四种类型转换操作符来对应不同的场景，使用格式是： TYPE b = 强制转换类型符<TYPE>(a)。

const_cast常用于去掉类型的const或volalitle属性,只能用于指针和引用的，无法对变量进行使用，以便对const变量进行赋值等操作。

dynamic_cast能够安全地用于类之间的类型转换，如父类转换为子类，或者子类转换为父类。很多场合能使用static_cast的地方可以使用dynamic_cast来替换。

static_cast更多地用于基本数据类型之间的转换.

reinterpret_cast主要用于转换不相容的数据类型，如线程函数传递的this指针数据换为原来的数据类型。不建议使用。

1 static_cast
用法：static_cast < type-id > ( expression )      
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。它主要有如下几种用法：
①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。
②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。
③把空指针转换成目标类型的空指针。
④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。

2 dynamic_cast
用法：dynamic_cast < type-id > ( 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 *；
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。

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 B{
public:
       int m_iNum;
       virtual void foo();
};

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

void func(B *pb){
    D *pd1 = static_cast<D *>(pb);
    D *pd2 = dynamic_cast<D *>(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；
但是，如果pb指向的是一个B类型的对象，那么pd1将是一个指向该对象的指针，对它进行D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。

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。
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 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<D *>(pb);    //compile error
    D *pd2 = dynamic_cast<D *>(pb); //pd2 is NULL
    delete pb;
}

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。

3 reinterpret_cast
用法：reinterpret_cast<type-id> (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（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）。

reinterpret_cast主要用于转换不相容的数据类型，特别是能够把任何数据类型转换为指针类型和引用类型，以及相反的过程，也可以用于指针之间的转换。 错误使用reinterpret_cast操作符很容易产生不安全的行为，因此，尽量使用其他三种转换操作符。

(static_cast .与. reinterpret_cast比较，见下面 )

4 const_cast 
用法：const_cast<type_id> (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。
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。

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== dynamic_cast .vs. static_cast 
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class B { ... }; 
class D : public B { ... }; 

void f(B* pb) 
{

D* pd1 = dynamic_cast<D*>(pb);

D* pd2 = static_cast<D*>(pb); 
}

If pb really points to an object of type D, then pd1 and pd2 will get the same value. They will also get the same value if pb == 0.

If pb points to an object of type B and not to the complete D class, then dynamic_cast will know enough to return zero. However, static_cast relies on the programmer’s assertion that pb points to an object of type D and simply returns a pointer to that supposed D object.

即dynamic_cast可用于继承体系中的向下转型，即将基类指针转换为派生类指针，比static_cast更严格更安全。dynamic_cast在执行效率上比static_cast要差一些，但static_cast在更宽上范围内可以完成映射，这种不加限制的映射伴随着不安全性。static_cast覆盖的变换类型除类层次的静态导航以外，还包括无映射变换、窄化变换(这种变换会导致对象切片,丢失信息)、用VOID*的强制变换、隐式类型变换等... 

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== static_cast .vs. reinterpret_cast 
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reinterpret_cast是为了映射到一个完全不同类型的意思，这个关键词在我们需要把类型映射回原有类型时用到它。我们映射到的类型仅仅是为了故弄玄虚和其他目的，这是所有映射中最危险的。(这句话是C++编程思想中的原话)

static_cast 和 reinterpret_cast 操作符修改了操作数类型。它们不是互逆的； static_cast 在编译时使用类型信息执行转换，在转换执行必要的检测(诸如指针越界计算, 类型检查). 其操作数相对是安全的。另一方面；reinterpret_cast 仅仅是重新解释了给出的对象的比特模型而没有进行二进制转换， 例子如下：

int n=9; double d=static_cast < double > (n);

上面的例子中, 我们将一个变量从 int 转换到 double。 这些类型的二进制表达式是不同的。 要将整数 9 转换到 双精度整数 9，static_cast 需要正确地为双精度整数 d 补足比特位。其结果为 9.0。而reinterpret_cast 的行为却不同:

int n=9;

double d=reinterpret_cast<double & > (n);

这次, 结果有所不同. 在进行计算以后, d 包含无用值. 这是因为 reinterpret_cast 仅仅是复制 n 的比特位到 d, 没有进行必要的分析.

因此, 你需要谨慎使用 reinterpret_cast.

最容易理解的解释：

dynamic_cast: 通常在基类和派生类之间转换时使用；
const_cast:  主要针对const和volatile的转换. 
static_cast:  一般的转换，如果你不知道该用哪个，就用这个。 
reinterpret_cast:  用于进行没有任何关联之间的转换，比如一个字符指针转换为一个整形数。