掘根宝典之C++RTTI和类型转换运算符（dynamic_cast，const_cast，static_cast，reinterpret_cast）
什么是RTTI
RTTI是运行阶段类型识别的简称。
哪些是RTTI?
C++有3个支持RTTI的元素。
1.dynamic_cast运算符将使用一个指向基类的指针来生成一个指向派生类的指针，否则该运算符返回0——空指针。
2.typeid运算符返回一个指出对象类型的信息
3.type_info结构存储了特定类型的信息
注意：只能将RTTI用于包含虚函数的类层次结构，原因在于只有对于这种类层次，才应该将派生类对象的地址赋给基类指针。
警告：RTTI只适用于包含虚函数的类。
dynamic_cast运算符
在C++中，dynamic_cast是一种运行时类型检查和转换的操作符，用于在继承体系中进行安全的向下转型。它的语法如下：
dynamic_cast<目标类型>(表达式)其中，目标类型是你想要将表达式转换为的类型，表达式是需要转换的对象。
dynamic_cast的使用有以下几个要点：
-
dynamic_cast只能在具有多态性（即包含虚函数的类）的类之间进行类型转换。（is-a关系里可用）
-
dynamic_cast会在运行时检查目标类型是否与表达式的类型兼容，如果不兼容则返回nullptr（对于指针类型）或抛出std::bad_cast异常（对于引用类型）。因此，在使用dynamic_cast时应该先判断转换结果是否为nullptr（空指针）或捕获异常。
-
dynamic_cast只能用于指针或引用类型的转换。对于指针类型，如果转换失败，则返回nullptr；对于引用类型，如果转换失败，则抛出std::bad_cast异常。
下面是一个使用dynamic_cast的示例：
#include
using namespace std;
class Base {
public:
virtual void foo() {
cout << "Base::foo()" << endl;
}
};
class Derived : public Base {
public:
void foo() {
cout << "Derived::foo()" << endl;
}
};
int main() {
//用基类指针创建派生类对象
Base* basePtr = new Derived();
//将基类指针强制转换为派生类对象
Derived* derivedPtr = dynamic_cast(basePtr);
//判断是否转换成功
if (derivedPtr!=nullptr) {
derivedPtr->foo(); // 输出 "Derived::foo()"
}
else {
cout << "dynamic_cast failed!" << endl;
}
delete basePtr; // 记得释放内存
return 0;
}
运行结果
Derived::foo()在上面的示例中，由于Derived是Base的派生类，我们可以将Derived类型的对象的地址赋给Base指针。然后，通过使用dynamic_cast将Base指针转换为Derived指针，我们可以调用Derived类的成员函数。
我们看个反面例子
#include
using namespace std;
class Base {
public:
virtual void foo() {
cout << "Base::foo()" << endl;
}
};
class Derived : public Base {
public:
void foo() {
cout << "Derived::foo()" << endl;
}
};
int main() {
//用基类指针创建基类对象
Base* basePtr = new Base();
//将基类指针强制转换为派生类指针
Derived* derivedPtr = dynamic_cast(basePtr);
//判断是否转换成功
if (derivedPtr!=nullptr) {
derivedPtr->foo(); // 输出 "Derived::foo()"
}
else {
cout << "dynamic_cast failed!" << endl;
}
delete basePtr; // 记得释放内存
return 0;
} 运行结果
dynamic_cast failed在上面的示例中，由于Derived是Base的派生类，发现不能安全的将指向基类地址的指针赋给派生类指针，所以derivedPtr被dynamic_cast赋予了空指针。
需要注意的是，如果Base类中没有声明为虚函数的成员函数，那么dynamic_cast无法进行类型转换。在这种情况下，可以考虑使用static_cast(我们等会会讲）进行类型转换，但这样做是不安全的，因为static_cast不会进行运行时类型检查。
typeid运算符和type_info类
在C++中，typeid运算符用于获取表达式的类型信息。它的语法如下：
typeid(表达式)其中，表达式可以是任意类型的对象、类名、变量或者表达式。
注意包含头文件
typeid运算符的使用有以下几个要点：
-
typeid运算符返回一个std::type_info对象，它包含了类型的信息，可以用于比较两个类型是否相同。
-
typeid运算符可以用于动态类型识别，即在运行时判断对象的实际类型。
-
typeid运算符只能用于具有多态性（即包含虚函数的类）的类。
-
typeid运算符对指针和引用类型的表达式进行操作时，返回的是指针或引用所指向的对象的类型信息。
下面是一个使用typeid的示例：
#include
#include
class Base {
public:
virtual void foo() {}
};
class Derived : public Base {};
int main() {
Base* basePtr = new Derived();
std::cout << typeid(*basePtr).name() << std::endl; // 输出 "class Derived"
Base& baseRef = *basePtr;
std::cout << typeid(baseRef).name() << std::endl; // 输出 "class Derived"
delete basePtr; // 记得释放内存
return 0;
}
运行结果
class Derived
class Derived在上面的示例中，我们创建了一个Base指针指向Derived对象，并通过typeid运算符获取了该对象的类型信息。可以看到，typeid运算符返回的是一个std::type_info对象，使用其name()方法可以获取类型的名称。
需要注意的是，typeid运算符返回的类型名称可能是编译器特定的名称，所以并不是在所有编译器中都能得到相同的结果。此外，typeid运算符还可以用于比较两个类型是否相同（使用==运算符进行比较），以及在异常处理中判断对象的类型。
typeid(a)==typeid(b)判断a，b的类型是否相同
类型转换运算符
我们先看看之前的强制转换
int a=(int)3.0;
char b=char(888.0);这些强制转换真的安全吗？
肯定不安全啊
为此，C++引入了4个类型转换运算符：dynamic_cast，const_cast，static_cast，reinterpret_cast
dynamic_cast
我们在上面已经讲了这个的用法，这个运算符的用途是能使得在类结构层次中进行向上转换（只能在is-a关系），而不允许其他转换
什么？你不知道is-a关系？看这里http://t.csdnimg.cn/JUgEI
const_cast
在C++中，const_cast运算符用于去除指针或引用的const或volatile修饰符。它可以用于将const指针或引用转换为非const指针或引用，或者将volatile指针或引用转换为非volatile指针或引用。
const_cast的语法如下：
const_cast(expression)
其中，type表示要转换的类型，expression表示要转换的表达式。
使用const_cast需要注意以下几点：
-
const_cast只能用于去除const或volatile修饰符，不能用于增加修饰符。
-
const_cast只能用于指针或引用类型，不能用于其他类型。
-
对于指针类型，const_cast只能改变指针的底层const，不能改变指针所指向的对象的const或volatile属性。
下面是一些使用const_cast的例子：
const int num = 10;
int* ptr = const_cast(&num); // 将const int*转换为int*
*ptr = 20; // 修改了num的值
const int* const_ptr = #
int* non_const_ptr = const_cast(const_ptr); // 将const int*转换为int*
*non_const_ptr = 30; // 修改了num的值
volatile int val = 100;
const int* volatile_ptr = const_cast(&val);
*volatile_ptr = 200; // 错误，不能修改volatile变量的值
在上面的例子中，我们分别使用了const_cast将const int和const int volatile转换为int*。注意最后一个例子中的错误使用，const_cast无法将volatile变量转换为非volatile类型。
static_cast
这个可能是我们最常用的类型转换运算符
在C++中，static_cast是一种用于执行静态类型转换的运算符。它可以用于将一个类型转换为另一个相关的类型，如将整数类型转换为浮点类型，指针类型与整数类型之间的转换等。
static_cast的语法如下：
static_cast(expression)
其中，type表示要转换的目标类型，expression表示要转换的表达式。
使用static_cast需要注意以下几点：
-
static_cast可以用于常见的隐式类型转换，如整数类型之间的转换、浮点类型之间的转换等。
-
static_cast可以用于具有继承关系的指针或引用类型之间的转换，但只能在相互兼容的类型之间进行转换。
-
static_cast不能用于去除const或volatile修饰符，如果需要去除const或volatile修饰符，应该使用const_cast或volatile_cast。
下面是一些使用static_cast的例子：
int num = 10;
double d = static_cast(num); // 将int转换为double
int a = 100;
void* void_ptr = static_cast(&a); // 将int*转换为void*
class Base {};
class Derived : public Base {};
Base* base_ptr = new Derived();
Derived* derived_ptr = static_cast(base_ptr); // 将Base*转换为Derived*
在上面的例子中，我们分别使用了static_cast将整数类型、指针类型和引用类型进行了转换。注意最后一个例子中的指针类型转换，它只能在具有继承关系的类型之间进行转换，并且只能在相互兼容的类型之间进行转换。
reinterpret_cast
这个可能是最不常使用的类型转换运算符
在C++中，reinterpret_cast是一种用于执行重新解释类型的运算符。它可以将一种类型的指针或引用转换为另一种类型的指针或引用，甚至是不相关的类型。
reinterpret_cast的语法如下：
reinterpret_cast(expression)
其中，type表示要转换的目标类型，expression表示要转换的表达式。
使用reinterpret_cast需要注意以下几点：
-
reinterpret_cast可以执行任意类型之间的转换，即使类型之间没有任何关系。
-
reinterpret_cast不进行类型检查或安全检查，因此在使用时需要非常小心。
-
reinterpret_cast通常用于需要底层二进制表示或将指针转换为整数类型的场景。
下面是一些使用reinterpret_cast的例子：
int num = 42;
char* char_ptr = reinterpret_cast(&num); // 将int*转换为char*
int* num_ptr = reinterpret_cast(char_ptr); // 将char*转换为int*
int i = 10;
int* iptr = reinterpret_cast(&i); // 将int转换为int*
class A {};
class B {};
A* a_ptr = new A();
B* b_ptr = reinterpret_cast(a_ptr); // 将A*转换为B*
上面的例子中，我们分别使用了reinterpret_cast将不同类型的指针进行了转换。注意在第一个例子中，我们将int指针转换为char指针，并且reinterpret_cast没有进行任何类型检查，因此需要非常小心使用。