[Effective C++]条款27:尽量少做转型动作

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C++中，转型（cast）技术是将一种数据类型转换为另一种数据类型的过程。C++主要提供了两种主要的转型方式：旧式的C转型方式和四种新式的C++转型方式。
1、旧式C转型方式

• 特点：语法简介，可执行数值类和指针类型转换，但是缺乏类型安全检查，并且代码可读性较差

语法：
(type) expression;

例子：
int a = 10;
double b = (double)a;

2、C++新式转型方式
2.1、const_cast(expression);

• 主要用于添加或移除const或volatile修饰符，不能用于类型转换

const int a = 10;
int* b = const_cast<int*>(&a);  // 移除const修饰符

2.2、dynamic_cast(expression);

• 主要用于继承体系中进行安全的向下转型，即从基类指针或引用转换为派生类指针或引用
• 内部采用运行时类型信息（RTTI）实现，性能开销较大。
• 在转换时进行类型安全检查，如果转换失败返回nullptr或抛出异常

class Base { virtual void foo() {} };
class Derived : public Base {};

Base* b = new Derived;
Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b);  // 安全的向下转型

2.3、reinterpret_cast(expression);

• 用于低级别的类型转换，通常用于指针类型之间的转换或整数与指针之间的转换

int a = 10;
int* p = &a;
char* c = reinterpret_cast<char*>(p);  // 将int指针转换为char指针

2.4、static_cast(expression);

• 用于常见的类型转换对于向下转型，不进行运行时检查

double a = 10.5;
int b = static_cast<int>(a);  // 浮点数转整数

Base* base = new Derived;
Derived* derived = static_cast<Derived*>(base);  // 向下转型

3、运行时类型信息（RTTI）

• RTTI是C++提供的一种机制，允许程序在运行时获取对象的类型信息。
• RTTI依赖于编译器为多态类型（虚函数表）生成额外的类型信息，在虚表中存储了一个type_info对象的指针，用于描述类型信息的类。
• 当使用dynamic_cast进行类型转换时，编译器会生成代码，通过对象的虚表指针查找type_info对象，检查目标类型与对象的实际类型是否兼容（是否是基类或派生类）

class Base {
public:
    virtual void foo() {}  // 必须是多态类型（包含虚函数）
};

class Derived : public Base {};

Base* base = new Derived;

// 使用 dynamic_cast 进行向下转型
Derived* derived = dynamic_cast<Derived*>(base);
if (derived) {
    std::cout << "转型成功！" << std::endl;
} else {
    std::cout << "转型失败！" << std::endl;
}

思维导图笔记：