C++ 类型强转

1. static_cast
   • 基本概念
     • static_cast主要用于在相关类型之间进行转换，这些类型之间存在某种隐式转换关系。它在编译时进行检查，是一种比较安全的类型转换方式。
   • 适用场景
     • 基本数据类型转换：例如将int转换为double，或者double转换为int（会截断小数部分）。

       int numInt = 5;
       double numDouble = static_cast<double>(numInt);
       int newNumInt = static_cast<int>(3.14);
       

     • 类层次结构中的向上转换（将派生类指针或引用转换为基类指针或引用）：假设存在基类Base和派生类Derived。

       class Base {};
       class Derived : public Base {};
       
       Derived d;
       Base* b = static_cast<Base*>(&d);
       

2. dynamic_cast
   • 基本概念
     • dynamic_cast主要用于在类的层次结构中进行安全的向下转换（将基类指针或引用转换为派生类指针或引用），它在运行时进行类型检查。
   • 适用场景
     • 当有一个基类指针指向一个派生类对象，想要将其转换回派生类指针时使用。如果转换成功，返回有效的派生类指针；如果转换失败（例如基类指针实际指向的不是目标派生类对象），则返回nullptr（对于指针类型）或者抛出std::bad_cast异常（对于引用类型）。

       class Base { virtual void f() {} };
       class Derived : public Base {};
       
       Base* b = new Derived();
       Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b);
       if (d!= nullptr) {
           // 转换成功，可以安全使用d
       } else {
           // 转换失败
       }
       

3. const_cast
   • 基本概念
     • const_cast用于去除或添加const或volatile限定符。它主要用于在一些特定情况下修改原本被定义为const的对象，但这种操作应该谨慎使用，因为修改const对象可能会违反程序的逻辑和语义。
   • 适用场景
     • 当有一个const对象，但需要调用一个非const成员函数（该函数不会实际修改对象状态且这种操作是合理的情况下）。例如：

       class MyClass {
       public:
           void nonConstFunction() {}
       };
       
       const MyClass myObj;
       // 以下代码通过const_cast将const对象转换为非const对象，以便调用nonConstFunction
       const_cast<MyClass&>(myObj).nonConstFunction();
       

4. reinterpret_cast
   • 基本概念
     • reinterpret_cast是一种比较危险的类型转换，它可以将一种类型的指针转换为另一种几乎完全不相关类型的指针，或者将一个整数转换为指针类型，反之亦然。这种转换不进行任何类型检查，几乎是对内存的重新解释。
   • 适用场景
     • 在一些与底层硬件交互或者特定的内存操作场景下可能会用到，但要非常小心。例如，将一个整数表示的内存地址转换为某种类型的指针（这种操作在某些特定的嵌入式系统或者内存管理代码中可能会出现）。

       int num = 0x12345678;
       // 将整数转换为字符指针（这是一种危险操作，仅用于示例）
       char* ptr = reinterpret_cast<char*>(&num);
       

5. C - style类型转换（旧的、不推荐的方式）
   • 基本概念
     • 在C++中仍然可以使用C - style类型转换，它的形式为(目标类型)表达式。这种转换方式不区分转换的类型，可能会隐藏一些潜在的错误。
   • 缺点
     • 例如，(int)3.14这种转换，看起来很简单，但它没有像C++新的类型转换那样明确的语义区分，在复杂的代码中可能会导致难以发现的错误。而且它不像dynamic_cast那样在运行时进行类型检查，也不像static_cast那样在编译时进行严格的类型关系检查。