C++ 风格类型转换

在进行之后的讲解之前，容我现在此处插入一些“题外的”内容。我们之前已经了解了 C 风格类型转换，而现在我们要讲的是 C++ 风格类型转换。

所谓“C 风格”、“C++ 风格”，从字面意思上就能看出，这只是一种代码风格上的区别。它们除了写法之外，做的事情都是一样的：转换一个操作数的类型。那么，回顾一下之前 C 风格的类型转换，它长成这样：

int a{42};
float x{1.0f}, y{2.0f};

(double)a;
int(x + y);
float(5 / 3);

而 C++ 风格不太一样，它长成这样：

int a{42};
float x{1.0f}, y{2.0f};

static_cast<double>(a);
static_cast<int>(x + y);
static_cast<float>(5 / 3);

可以看出，C++ 风格转型都长成 啥啥啥_cast<类型标识>(操作数) 这个样子（不得不说，比 C 风格要多打不少字）。具体来讲，C++ 风格转型按照转换操作的危险程度分成四种，在形式上提醒程序员在编程时应注意自己代码所包含的风险程度。下面我们将一一介绍它们。

运算符	名称	作用
`const_cast<T>(a)`	const_cast 运算符	用于移除指针或引用的只读性
`static_cast<T>(a)`	static_cast 运算符	显式类型转换
`dynamic_cast<T>(a)`	dynamic_cast 运算符	检查对象的动态类型后转换
`reinterpret_cast<T>(a)`	reinterpret_cast 运算符	重新解释指针含义

`static_cast`

static_cast 是比较安全的一种转换。所谓安全，就是指这个转换导致的行为都能保证合乎预期：比如整型和浮点类型间的转换保证了其值尽可能不变。刚才的三个例子都属于这个范畴，所以它们在改写成 C++ 风格转型后全都是 static_cast。具体而言，static_cast 容许如下转换：

各种隐式转换（主要包括算术类型间转换和自定义类型转换，还有添加指针只读性（即 T* 到 const T*）的转换、到 void* 的转换等）;
显式（explicit）的自定义类型转换；
枚举类型和整数类型之间的转换；
派生类指针到基类指针的转换（“向上转型”）；
基类指针到派生类指针的转换（“向下转型”）；
等等。

然而我需要在这里埋下一个伏笔，尽管称 static_cast 是“最安全”的转型，但它仍然不够安全。它的不安全性体现在“向下转型”上。下一节我将展开讲解其为何是不安全的。

`const_cast`

const_cast 用于一些不那么安全的转换——移除只读性的转换。首先来看下面带 C 风格转换的代码：

#include <iostream>
int main() {
    const int a{42};
    int* p{(int*)(&a)};
    *p = 56;                     // 会发生什么？
    std::cout << a << std::endl; // 又会输出什么？
}

呃，上面的代码是非常不好的，不要学。在第 3 行程序声明并定义了只读变量 a，但却在第 4 行强行让一个不带只读性（即非 const int* 而是 int*）的指针 p 指向它。那么，能否更改 p 所指向地址的内容是未定义的——明明刚刚说 a 是只读的、不能修改；过后又拐弯抹角地修改它，这让编译器很为难。最终的输出有可能是 42，也有可能是 56，我们并不知道它确切会发生什么。也就是说，第 4 行的 (int*)(&a) 这个转换并不是安全的。所以，static_cast 不允许移除指针只读性的转换。

但是，在一些情形下（通常是面向底层的编程）这种不安全转换又是必需的，那么这时就只能用 const_cast 了。改写后的版本如下：

int main() {
    const int a{42};
    int* p{const_cast<int*>(&a)};
    *p = 56;                     // 未定义行为
    // [...]
}

如果你把上面代码中的 const_cast 改成 static_cast，编译会出错。

`reinterpret_cast`

所谓 reinterpret_cast，按字面意思就是“重新解释的转换”。它可以完全不考虑安全性地得到一个“不合法”的指针值。比如：

int main() {
    int a{42};
    float* f{nullptr};
    f = reinterpret_cast<float*>(&a);
}

这里直接让一个 float* 类型的指针指向一个 int 类型的数据。这已经超乎正常编程的范围了。又比如：

int main() {
    long long a{0x601234ll};
    void* p{nullptr};
    p = reinterpret_cast<void*>(a);
}

这里直接让 p 指向一个自己定义的莫名其妙的地址。在这个例子中，这种转换直接把一个非指针类型的值转换为指针类型，即把一个普通的数转换为地址（反过来也可以）。总之，如果不是为了编写底层程序（偏向操作系统和编译器的程序）的话，一般是用不到它的。

reinterpret_cast 无法移除只读性，故任意的指针转换（即 C 风格转换的等价写法）在 C++ 风格中需要 reinterpret_cast 和 const_cast 两次转换。

`dynamic_cast`

正如之前所说，static_cast 并不完全安全，而 dynamic_cast 就是为了弥补其不足而设计的。下一节我将通过一些更具体的例子来讲解 dynamic_cast 的用法。

# C++ 风格类型转换

# static_cast

# const_cast

# reinterpret_cast

# dynamic_cast

C++ 风格类型转换

`static_cast`

`const_cast`

`reinterpret_cast`

`dynamic_cast`