一文讲全C++中类型转换操作符
类型转换是C++中一种非常常见的操作，为了保证类型转换的安全性和有效性，C++提出了四种类型转换操作符，通常称之为常规转换操作符。在共享指针出来后，为实现共享指针的转换，提出共享指针支持的四种转换操作符。
常规类型转换操作符
忏悔转换操作符由如下四种：static_cast、dynamic_cast、const_cast和reinterpret_cast。每种转换操作符尤其特定的适用场景。
static_cast
static_cast是一种编译期转换，在编译时进行类型检查并执行类型转换。它主要用于以下几种情况：
- 用于较明显的类型转换，例如基本数据类型之间的转换。
- 用于向上转型（Upcasting）和向下转型（Downcasting）之间的转换，但不进行运行时类型检查。
- 用于将指针或引用从派生类转换为基类。
示例代码：
int num = 10;
double convertedNum = static_cast<double>(num);
Base* basePtr = newDerived();
Derived* derivedPtr = static_cast<Derived*>(basePtr);
dynamic_cast
dynamic_cast是一种运行时转换，在运行时进行类型检查并执行类型转换。它主要用于以下几种情况：
- 用于多态类型之间的向上转型和向下转型，并进行安全的运行时类型检查。
- 当转换的目标类型为指针时，如果转换失败，dynamic_cast会返回空指针；当转换的目标类型为引用时，如果转换失败，dynamic_cast会抛出异常。
示例代码：
Base* basePtr = newDerived();
Derived* derivedPtr = dynamic_cast<Derived*>(basePtr);
if (derivedPtr) {
// 转换成功
} else {
// 转换失败
}const_cast
const_cast用于添加或移除指针或引用的const或volatile修饰符。它主要用于以下几种情况：
- 用于将const或volatile指针或引用转换为非const或非volatile。
- 用于解除对象的const限制，以便在其上进行修改操作。
示例代码：
constint num = 10;
int& ref = const_cast<int&>(num);
ref = 20; // 合法，虽然num为const，但通过const_cast修改了引用
int a =10;
volatileint* p = &a;
auto b = const_cast<int*>(p);reinterpret_cast
reinterpret_cast是一种比较底层的转换，主要用于不同类型之间的强制转换，不进行类型检查，可能会导致未定义的行为。它主要用于以下几种情况：
- 用于将一个指针类型转换为另一种不兼容的指针类型。
- 用于将指针类型转换为整数类型或整数类型转换为指针类型，但需要注意平台相关性和安全性。
示例代码：
int num = 10;
double* ptr = reinterpret_cast<double*>(&num);共享指针转换操作符
共享指针std::shared_ptr支持的类型转换操作符：std::static_pointer_cast、std::dynamic_pointer_cast、std::const_pointer_cast、std::reinterpret_pointer_cast，这四种共享指针的类型转换操作符和常规类型转换操作符一一对应，难道他们之间有什么关联吗，show me the code
//msvc源码，有删减
_EXPORT_STD template <class _Ty1, class _Ty2>
_NODISCARD shared_ptr<_Ty1> static_pointer_cast(const shared_ptr<_Ty2>& _Other) noexcept {
// static_cast for shared_ptr that properly respects the reference count control block
const auto _Ptr = static_cast<typename shared_ptr<_Ty1>::element_type*>(_Other.get());
return shared_ptr<_Ty1>(_Other, _Ptr);
}
_EXPORT_STD template <class _Ty1, class _Ty2>
_NODISCARD shared_ptr<_Ty1> const_pointer_cast(const shared_ptr<_Ty2>& _Other) noexcept {
// const_cast for shared_ptr that properly respects the reference count control block
const auto _Ptr = const_cast<typename shared_ptr<_Ty1>::element_type*>(_Other.get());
return shared_ptr<_Ty1>(_Other, _Ptr);
}
_EXPORT_STD template <class _Ty1, class _Ty2>
_NODISCARD shared_ptr<_Ty1> reinterpret_pointer_cast(const shared_ptr<_Ty2>& _Other) noexcept {
// reinterpret_cast for shared_ptr that properly respects the reference count control block
const auto _Ptr = reinterpret_cast<typename shared_ptr<_Ty1>::element_type*>(_Other.get());
return shared_ptr<_Ty1>(_Other, _Ptr);
}
_EXPORT_STD template <class _Ty1, class _Ty2>
_NODISCARD shared_ptr<_Ty1> dynamic_pointer_cast(const shared_ptr<_Ty2>& _Other) noexcept {
// dynamic_cast for shared_ptr that properly respects the reference count control block
const auto _Ptr = dynamic_cast<typename shared_ptr<_Ty1>::element_type*>(_Other.get());
if (_Ptr) {
return shared_ptr<_Ty1>(_Other, _Ptr);
}
return {};
}由以上代码可知，共享指针支持的类型转换实则是一层封装，当且仅当裸指针支持对应的类型转换时，方可实现共享指针的类型转换。
基于此，共享指针的类型转换操作符与规指针类型转换操作的符的适用场景、注意事项相同，
总结
在C++中，类型转换操作符各具特点且各自有自己的适用场景，应根据实际情况选择合适的转换方式。为确保代码的正确性和安全性应合理使用这些转换操作符，应注意类型的兼容性和转换的安全性，避免导致未定义的行为和潜在的错误。
腾讯云开发者
