C++ cast

excerpted from Type conversions 

K&R Section 2.7 p59 对type conversion 的解释:

　　The precise meaning of a cast is as if the expression were assigned to a variable of the specified type, which is then used in place of the whole construction.

　　(类型名) 表达式

　　将被转换的表达式赋值给指定类型的变量,然后用该变量替代上述语句

PART I  Implicit conversion 隐式转换

1.　fundamental data types  基本类型　　　(numeric, bool, some pointer)

　　精度损失:  double -> int

2.　non-fundamental types 非基本类型 

　　1. NULL指针可以转换为任意类型

　　2. 任何类型指针可以转换为void *

　　3. 指针向上转换: 指针派生类的指针可以转换为其基类的指针

　　　　(注: pointers to a derived class can be converted to a pointer of an accessible and unambiguous base class, without modifying its const or volatile qualification.)

3.　类的的隐式转换

　　1.单参数构造函数 

　　2.赋值运算符

　　3.类型转换运算符

PART II 显示转换

1.　explicit 关键字, 防止不必要的隐式转换

　　　　explicit  构造函数(...)　　　　/*  在构造函数之前加explicit */

2.　type casting 

　　("coerced")　　　强制 

　　convert any pointer into any other pointer type  任意类型转换为其它任意类型 

　　1. functional notaion:　　y = int (x);

　　2. c-like notaion:　　　　y = (int)x;

3.   casting operators 运算符 用来控制类的转换 (多涉及指针和类)

　　4种运算符  动态,静态,

　　1.dynamic_cast  　　　　

　　　　两种转换:

　　　　　upcast (converting from pointer-to-derived to pointer-to-base)

　　　　　downcast (convert from pointer-to-base to pointer-to-derived)

 　　　　dynamic_cast can only be used with pointers and references to classes (or with void*). Its purpose is to ensure that the result of the type conversion points to a valid complete object of the destination pointer type.

　　　　只能用于指针和引用 或 void *,确保转换结果指向目标类型的完整的合法的对象  (type-safety checks 类型安全检查)

//示例代码
// dynamic_cast
#include <iostream>
#include <exception>
using namespace std;

class Base { virtual void dummy() {} };
class Derived: public Base { int a; };

int main () {
  try {
    Base * pba = new Derived;　　　　
    Base * pbb = new Base;
    Derived * pd;

    pd = dynamic_cast<Derived*>(pba);　　　　　　　　// 转换成功, 因为pba指向完整的Deived对象
    if (pd==0) cout << "Null pointer on first type-cast.
";

    pd = dynamic_cast<Derived*>(pbb);　　　　　　　　// 转换失败,返回NULL pbb指向基类对象    如果是转换引用(reference)类型失败,则抛出异常 bad_cast
    if (pd==0) cout << "Null pointer on second type-cast.
";

  } catch (exception& e) {cout << "Exception: " << e.what();}
  return 0;
}

　　requires Run-Time Type Information (RTTI) to keep track of dynamic types

　　2.static_cast 类似于dynamic_cast, 可以upcast和downcast,但不做type-safety checks(交由程序员决定,因此省去了检查的开销(overhead))

class Base {};
class Derived: public Base {};
Base * a = new Base;
Derived * b = static_cast<Derived*>(a); 　　　　// 合法的代码, 但可能在解引用指针时导致runtime errors

　　　　void *转换为任意类型

　　　　整形值,浮点值,枚举类型转为枚举类型

　　3.reinterpret_cast 从任意类型到任意类型,即使类型毫不相关,既不检查指针指向的对象,也不检查指针的类型.

　　　　converts any pointer type to any other pointer type

　　　　The operation result is a simple binary copy of the value from one pointer to the other.操作结果就是简单的对指针按位复制

class A { /* ... */ };
class B { /* ... */ };
A * a = new A;
B * b = reinterpret_cast<B*>(a);　　　　// 代码合法, 但don't make sense.  解引用b将是不安全的.    

　　4.const_cast

　　　　对指针的const的操作,加上const或者去除cosnt

　　　　作用:将一个const指针传给非const的形参 　　　　

// const_cast
#include <iostream>
using namespace std;

void print (char * str)　　　　// 如果传入一个const指针, 不经转换的话会报错
{
  cout << str << '
';
}

int main () {
  const char * c = "sample text";
  print ( const_cast<char *> (c) );　　　　// 相当于传入了移除const的临时变量作为参数, 但如果函数写指针指向的对象将导致未定义的行为
  return 0;
}

 PART III

　　typeid运算符, 检查表达式的类型

　　　　typeid (expression)

　　　返回值:typeinfo类型的常量, typeinfo定义在<typeinfo>头文件中

　　　　通过==和!=比较typeinfo类型的变量

　　　　通过成员函数name()返回描述数据类型名或类名的字符串

// typeid
#include <iostream>
#include <typeinfo>
using namespace std;

int main () {
  int * a,b;
  a=0; b=0;
  if (typeid(a) != typeid(b))　　　　　　　　　　　　//可以通过==和!=比较typeinfo类型的变量
  {
    cout << "a and b are of different types:
";
    cout << "a is: " << typeid(a).name() << '
';
    cout << "b is: " << typeid(b).name() << '
';
  }
  return 0;
}

a and b are of different types:
a is: int *
b is: int  

　　　　When typeid is applied to an expression whose type is a polymorphic class, the result is the type of the most derived complete object

　　　　当typeid用于多态类型时,结果是最接近派生的类的类型

// typeid, polymorphic class
#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <exception>
using namespace std;

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

int main () {
  try {
    Base* a = new Base;
    Base* b = new Derived;
    cout << "a is: " << typeid(a).name() << '
';
    cout << "b is: " << typeid(b).name() << '
';
    cout << "*a is: " << typeid(*a).name() << '
';
    cout << "*b is: " << typeid(*b).name() << '
';
  } catch (exception& e) { cout << "Exception: " << e.what() << '
'; }
  return 0;
}

a is: class Base *
b is: class Base *
*a is: class Base
*b is: class Derived