C++多态

1. C++ 的强制类型转换

1）static_cast<T*>（a）

将地址a转换成类型T，T和a必须是指针、引用、算术类型或枚举类型。

① 基类和子类之间转换：其中子类指针转换成父类指针是安全的;但父类指针转换成子类指针是不安全的。(基类和子类之间的动态类型转换建议用dynamic_cast)

② 基本数据类型转换。enum, struct, int, char, float等。static_cast不能进行无关类型(如非基类和子类)指针之间的转换。

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。

⑤ static_cast不能去掉类型的const、volitale属性(用const_cast)。

class B { ... };  
class D : public B { ... };  
void f(B* pb, D* pd)  
{  
     D* pd2 = static_cast<D*>(pb); // 不安全, pb可能只是B的指针  
     B* pb2 = static_cast<B*>(pd); // 安全的  
...  
}  

2）dynamic_cast<T*>（a）

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运算符可以在执行期决定真正的类型。如果downcast是安全的（也就说，如果基类指针或者引用确实指向一个派生类对象）这个运算符会传回适当转型过的指针。

如果downcast不安全，这个运算符会传回空指针（也就是说，基类指针或者引用没有指向一个派生类对象）。

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。

classB
{
    public:
    int m_iNum;
    virtual void foo();
};
classD:publicB
{
    public:
    char *m_szName[100];
};
voidfunc(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。

 

交叉转换

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:publicA
{
};
class D:publicA
{
};
void foo()
{
    B*pb = newB;
    pb->m_iNum = 100;
    D*pd1 = static_cast<D*>(pb);//compileerror
    D*pd2 = dynamic_cast<D*>(pb);//pd2isNULL
    deletep b;
}

 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。

 

问题

1）什么时候应必须使用dynamic_cast

2）什么时候dynamic_cast可以使用static_cast代替

#include <iostream>
using namespace std;

class base{
    public:
        virtual void f(){cout<<"base::f"<<endl;}
        void f1(){cout<<"base::f1"<<endl;}
    private:
        double x, y;
};
class derived:public base{
    public:
        virtual void f(){cout << "derived::f"<<endl;}
        virtual void k(){cout<<"derived::k"<<endl;}
    private:
        double z;
};
class base1{
    public:
        virtual void g(){cout<<"base1::g"<<endl;}
        void g1(){cout<<"base1::g1"<<endl;}
};
class derived1:public base,public base1{
    public:
        virtual void f(){cout<<"derived1::f"<<endl;}
        virtual void h(){cout<<"derived1::h"<<endl;}
};
void test(){
    // 对于单继承
    // 如果 pd 真的指向Derived,用dynamic_cast 和 static_cast 效果相同
    base *pd = new derived;
    derived *pd1 = dynamic_cast<derived*>(pd);
    pd1->f();
    pd1->k();
    pd1->f1();
    //但是如果pb不是挣得指向derived,则用dynamic_cast 则返回null,能够更早的禁止error的发生，
    //但是用static_cast虽然返回的不为null,但是运行是可能抛出exception
    ///error code
    /*
    base *pb = new base;
    derived *pd3 = static_cast<derived*>(pb);
    pd3->f();
    pd3->k();
    pd3->f1();
    derived *pd4 = static_cast<derived*>(pb);
    pd4->f();
    pd4->k();
    pd4->f1();
    */
}
void test2(){
    //对于多继承
    //如果pd 真的指向的是derived1, 使用dynamic_cast 和 static_cast 都可以转化为derived1,
    //但是如果要转化为base 的兄弟类base1,必须使用dynamic_cast ,使用static_cast不能编译。
    base *pd = new derived1;
    derived1 *pd1 = dynamic_cast<derived1*>(pd);
    pd1->f();
    pd1->h();
    pd1->f1();

    base1 *pb1 = dynamic_cast<base1*>(pd);
    pb1->g();

    derived1 *pd2 = static_cast<derived1*>(pd);
    pd2->f();
    pd1->h();
    pd2->f1();    
    // error code : can't compiler
    // base1 *pb2 = static_cast<base1*>(pd);
    // pb2->g();
    // 对于pb 不是真的指向derived1,想要转化为derived1或base 的兄弟类base1，情况与test1中的error情况
    // 相同
}

int main(){
    test(); 
    
    putchar('
');
    test2();
    return 0;
}

3）const_cast<T*>（a）

4）reinterpret_cast<T*>（a）