C++11引入了四种类型转换接口，它们分别是static_cast、const_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast。
为什么要使用这四种转换呢？
给出面向对象编程和面向对象设计的五个基本原则，SOLID原则。
这里不详细叙述五个基本原则，我们使用的cast接口和里氏替换原则有关。
里氏替换原则： “派生类（子类）对象可以在程式中代替其基类（超类）对象。” 以上内容并非利斯科夫的原文，而是译自罗伯特·马丁（Robert Martin）对原文的解读[1]。
解释一下，即是任何基类出现的地方，都可以使用子类去进行替代。
比如我们有个基类是鸟：
class birds
{
public:
birds();
virtual ~birds(){};
virtual void Fly() {
std::cout << "I am a bird and I am flying" << std::endl;
}
这时我们派生了两个类，大雁和燕子。
//燕子
class Swallow : public Bird{
public:
Swallow(){}
~Swallow(){}
void Fly() override {
std::cout << "I am a Swallow and I am flying" << std::endl;
}
};
//大雁
class WildGoose : public Bird{
public:
WildGoose(){}
~WildGoose(){}
void Fly() override {
std::cout << "I am a Wild Goose and I am flying" << std::endl;
}
};
这时下面的用法是成立的，则是birds& 类型可以被子类替代，则所有基类出现的地方都可以使用子类来进行替换，保证了代码的复用。
//模拟鸟的飞行
void Fly(Bird& b){
b.Fly();
}
int main(int argc,char * argv[]){
WildGoose goose;
Swallow s;
Fly(s);
Fly(goose);
}
这时的运行结果为：
可以看到实现了多态。
如果把主函数使用的fly()函数替换为下列方法：
void Fly(WildGoose& wg){
wg.Fly();
}
则不能灵活进行复用。
如何规范地遵从里氏替换原则：
用于子类指针或引用转换为父类指针或引用。
#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
Base() {};
virtual void Show() { cout << "This is Base class"; }
};
class Derived :public Base
{
public:
Derived() {};
void Show() { cout << "This is Derived class"; }
};
int main()
{
Derived* der = new Derived;
auto Derived = static_cast<Base*> (der);
//向上转换一直是安全的
Derived->Show();
system("pause");
}
输出结果为
This is Derived class
存在虚函数重载，则父类的函数被隐藏不能使用。
由于使用dynamic_cast和static_cast方法会存在开销，则一般使用下列方法进行向上转换。
class Base
{
public:
Base(){};
virtual void Show(){cout<<"This is Base class";}
};
class Derived:public Base
{
public:
Derived(){};
void Show(){cout<<"This is Derived class";}
};
int main()
{
Base *base ;
Derived *der = new Derived;
//向上转换总是安全
base = der;
base->Show();
system("pause");
}
将父类指针、引用转换为子类指针、引用，但需要程序员自己检查，因此这种转换方式也不存在额外的开销。
该转换是运行时转换，其余都是编译时转换。主要用于安全的向下进行转换。同时当指针是智能指针时，使用dynamic_cast向下转换不能成功，需使用dynamic_point_cast来进行转换。
此处和static_cast是一样的，不再过多叙述。
#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
Base() {};
virtual void Show() { cout << "This is Base calss"; }
};
class Derived :public Base
{
public:
Derived() {};
void Show() { cout << "This is Derived class"; }
};
int main()
{
Derived* der = new Derived;
auto Derived = dynamic_cast<Base*> (der);
//向上转换一直是安全的
Derived->Show();
system("pause");
}
因为有类型检查所以是安全的，但类型检查需要运行时类型信息，这个信息位于虚函数表中，所以必须要有虚函数，否则会转换失败。
在dynamic_cast转换中分为两种情况。
#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
Base() {};
virtual void Show() { cout << "This is Base class" << endl; }
};
class Derived :public Base
{
public:
Derived() {};
void Show() { cout << "This is Derived class" << endl; }
};
int main()
{
//第一种情况
Base* base = new Derived;
Derived* der = dynamic_cast<Derived*>(base);
//基类指针指向派生类对象时能够安全转换
der->Show();
//第二种情况
Base *base1 = new Base;
if (Derived* der1 = dynamic_cast<Derived*> (base1))
{
der1->Show();
}
else
{
cout << "error!";
}
delete(base);
delete(base1);
system("pause");
}
This is Derived class
error!
引用则和指针不同，指针在C++11中存在空指针，而引用不存在空引用，会引发bad_cast异常。
#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
Base() {};
virtual void Show() { cout << "This is Base class" << endl; }
};
class Derived :public Base
{
public:
Derived() {};
void Show() { cout << "This is Derived class" << endl; }
};
int main()
{
//基类引用子类
Derived b;
Base& base1 = b;
Derived& der1 = dynamic_cast<Derived&>(base1);
der1.Show();
//基类引用基类
Base a;
Base& base2 = a;
try
{
Derived& der2 = dynamic_cast<Derived&>(base2);
}
catch(bad_cast)
{
cout << "bad_cast error!!" << endl;
}
system("pause");
}
This is Derived class
bad_cast error!!
操作结果是一个指针到其他指针的二进制拷贝，没有类型检查。
转换对象是智能指针时使用dynamic_cast会失败，使用dynamic_point_cast来进行智能指针转换。