GotW #17 Casts
著者：Herb Sutter
翻译：K ][ N G of @rk™
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Revision 1.0
Guru of the Week 条款17：转型
难度：6 / 10
（你对C++转型了解多少？适当的使用它可以极大的提高代码的可靠性。）
[问题]
标准C++中新风格的转型与旧风格的C转型相比，具有更强大的功能和安全性。你对它了解多少？本条款中使用下列类和全局变量：
class A { /*...*/ };
class B : virtual A { /*...*/ };
struct C : A { /*...*/ };
struct D : B, C { /*...*/ };
A a1; B b1; C c1; D d1;
const A a2;
const A& ra1 = a1;
const A& ra2 = a2;
char c;
1． 下列哪一种新风格的转型不能与C中的转型相对应？
const_cast
dynamic_cast
reinterpret_cast
static_cast
2． 对于下列每一个C中的转型语句，写出相应的新风格转型语句。其中哪一个语句如果不以新风格编写的话就是不正确的？
void f() {
A* pa; B* pb; C* pc;
pa = (A*)&ra1;
pa = (A*)&a2;
pb = (B*)&c1;
pc = (C*)&d1;
}
3． 评判下列每一条C++转型语句的编写风格和正确性。
void g() {
unsigned char* puc = static_cast<unsigned char*>(&c);
signed char* psc = static_cast<signed char*>(&c);
void* pv = static_cast<void*>(&b1);
B* pb1 = static_cast<B*>(pv);
B* pb2 = static_cast<B*>(&b1);
A* pa1 = const_cast<A*>(&ra1);
A* pa2 = const_cast<A*>(&ra2);
B* pb3 = dynamic_cast<B*>(&c1);
A* pa3 = dynamic_cast<A*>(&b1);
B* pb4 = static_cast<B*>(&d1);
D* pd = static_cast<D*>(pb4);
pa1 = dynamic_cast<A*>(pb2);
pa1 = dynamic_cast<A*>(pb4);
C* pc1 = dynamic_cast<C*>(pb4);
C& rc1 = dynamic_cast<C&>(*pb2);
}
[解答]
1． 下列哪一种新风格的转型不能与C中的转型相对应？
只有dynamic_cast不能与C的转型相对应。其它的新风格转型都能与C中的旧风格转型相对应。
2． 对于下列每一个C中的转型语句，写出相应的新风格转型语句。其中哪一个语句如果不以新风格编写的话就是不正确的？
void f() {
A* pa; B* pb; C* pc;
pa = (A*)&ra1;
应该使用const_cast：const_cast<A*>(&ra1);
pa = (A*)&a2;
这一句无法以新风格的转型表达。最接近的方案是使用const_cast，但a2是一个const object，语句执行的结果是未定义的。
pb = (B*)&c1;
应该使用reinterpret_cast：pb=reinterpret_cast<B*>(&c1);
pc = (C*)&d1;
}
这一转型在C中是错误的。而在C++中，并不需要转型：pc=&d1;
3． 评判下列每一条C++转型语句的编写风格和正确性。
首先要注意：我们并不知道本条款中给出的类是否拥有虚拟函数；如果涉及转型的那些类并不拥有虚拟函数，那么下述所有对dynamic_cast的使用都是错误的。在下面的讨论中，我们假设所有的类都拥有虚拟函数，从而使所有的dynamic_cast用法都合法。
void g() {
unsigned char* puc = static_cast<unsigned char*>(&c);
signed char* psc = static_cast<signed char*>(&c);
错误：对两条语句我们都必须使用reinterpret_cast。这一开始或许会使你感到吃惊；这样做的原因是，char、signed char以及unsigned char是三个互不相同、区别开来的型别。尽管它们之间存在着隐式转换，它们也是互无联系的，因而指向它们的指针也是互无联系的。
void* pv = static_cast<void*>(&b1);
B* pb1 = static_cast<B*>(pv);
这两句都不错，但第一句中的转型是不必要的，因为本来就有从一个对象指针到void*的隐式转型动作存在。
B* pb2 = static_cast<B*>(&b1);
这一句不错，但其转型也是不必要的，因为其引数（argument）已经是一个B*。
A* pa1 = const_cast<A*>(&ra1);
这一句是合法的，但是使用转型来去掉const-ness（常量性）是潜在的不良风格的体现。在大部分情况下，即当你因合理的缘由而想要去掉指针或引用的const-ness（常量性）时，这都涉及到某些类成员，并通常会使用mutable关键字来完成。请参看GotW#6了解更多关于const-correctness的讨论。
A* pa2 = const_cast<A*>(&ra2);
错误：如果该指针被用来对对象施行写操作，那么就会产生未定义行为；因为a2是一个const object。要明白其原因，可以试想如果一个编译器了解到“a2是作为const object而被创建的”这个情况，并出于优化的考虑而将其存放在只读存储区，会发生什么事情。很明显，想通过转型而去掉这样一个对象的const属性是危险的。
注意：我并没有举例显示如何使用const_cast把一个non-const指针转型为一个const指针。因为这样做是多此一举；将一个non-const指针赋值给一个const指针，这本来就是合法的。我们只需要使用const_cast做相反的操作。
B* pb3 = dynamic_cast<B*>(&c1);
错误（当你企图使用pb3时发生）：这一句会将pb3设置为null，因为c1不是一个（IS-NOT-A）B（因为C不是以public方式派生自B的，且实际上压根儿就不是派生自B的）。这里唯一合法可用的转型就是reinterpret_cast，但使用它也几乎总是很龌龊的。
A* pa3 = dynamic_cast<A*>(&b1);
错误：这一句是非法的，因为b1不是一个（IS-NOT-A）A（因为B不是以public方式派生自A的，而是以private方式）。
B* pb4 = static_cast<B*>(&d1);
这一句不错，但也没必要做转型，因为derived-to-base（由派生类到基类）的指针转换可以被隐式的完成。
D* pd = static_cast<D*>(pb4);
这一句不错。如果你原先认为这里需要的是dynamic_cast的话，这或许会使你感到吃惊。其原因是，当目标已知的时候，向下转型（downcast）可以是静态的，此时要注意：你这样等于是在告诉编译器，你知道“被指针所指的正是那种型别”这个事实。如果你错了，那么这个转型将无法告知你已经出现的问题（dynamic_cast在转型失败时就能返回一个null pointer以告知你出现了问题），于是你此时至多也只能得到各种不同的运行期错误以及/或者程序崩溃。
pa1 = dynamic_cast<A*>(pb2);
pa1 = dynamic_cast<A*>(pb4);
这两句看起来很相似。两句都试图使用dynamic_cast来把B*转换为A*。然而，第一个是错误的而第二个是正确的。
原因是：正如前面所述，你不能使用dynamic_cast把一个指向B对象（这里pb2指向对象b1）的指针转换为指向A对象的指针，因为B是以private方式从A进行继承的，不是以public方式。然而第二句中的转型是成功的，这是因为pb4指向对象d1，而D（通过C）将A作为一个间接的public base class，从而让dynamic_cast可以沿着B*-->D*-->C*-->A*的路径在继承层次结构中进行转型。
C* pc1 = dynamic_cast<C*>(pb4);
这一句也不错，其原因与上面的一样：dynamic_cast可以穿越继承层次进行交叉转型（cross-cast），因此这一句是合法的并可以成功执行。
C& rc1 = dynamic_cast<C&>(*pb2);
最后这一句是错的……因为*pb2并不真的就是一个C，dynamic_cast会抛出一个bad_cast异常来报告失败。为什么？因为dynamic_cast可以在指针转型（pointer cast）失败时返回null，但由于没有null reference一说，因此当一个引用转型（reference cast）失败时便无法返回null reference。除了抛出一个异常以外，没有别的方法来报告错误了——标准的bad_cast异常类也就是因此而来的。
（完）
