C++面试八股文：static_cast了解一下？

某日二师兄参加XXX科技公司的C++工程师开发岗位第20面：

面试官：C++中支持哪些类型转换？

二师兄：C++支持C风格的类型转换，并在C++11引入新的关键字规范了类型转换。

二师兄：C++11引入四种新的类型转换，分别是static_cast、dynamic_cast、const_cast、和reinterpret_cast。

二师兄：static_cast用途最广泛，除了后面三种类型转换外，其他的类型转换都能使用static_cast完成。

二师兄：dynamic_cast主要用于运行时的从父类指针向子类指针转换，如果转换不成功则返回nullptr。

#include <iostream>

struct Base
{
    virtual void fun() {}
};
struct Derived : public Base
{
    virtual void fun() override {}
};

int main(int argc, char const *argv[])
{
    Base* b1 = new Base;
    Base* b2 = new Derived;
    Derived* d1 = dynamic_cast<Derived*>(b1);	//d1 == nullptr
    Derived* d2 = dynamic_cast<Derived*>(b2);	//d2 != nullptr
}

二师兄：const_cast主要用于去除指针或引用类型的const属性。此操作可能会导致未定义的行为，所以需要慎用。

#include <iostream>
void function(const int& val)
{
    int& v = const_cast<int&>(val);
    v = 42;
}
int main(int argc, char const *argv[])
{
    int val = 1024;
    function(val);
    std::cout << val << std::endl;	//val == 42
}
//-----------------------------------------------
#include <iostream>
static constexpr int val_static = 1024;
void function(const int& val)
{
    int& v = const_cast<int&>(val);
    v = 42;
}
int main(int argc, char const *argv[])
{
    function(val_static);
    std::cout << val_static << std::endl;
}
// Segmentation fault

二师兄：reinterpret_cast可以将指针或引用转换为任何类型的指针或引用。reinterpret_cast实现依赖于编译器和硬件，可能导致未定义的行为。

#include <iostream>
int main(int argc, char const *argv[])
{
    int i = 42;
    double d = 42.0;
    long* l1 = reinterpret_cast<long*>(&i);
    long* l2 = reinterpret_cast<long*>(&d);
    std::cout << *l1 << std::endl;	//*i1 == 42
    std::cout << *l2 << std::endl;	//*i2 == 4631107791820423168 X86_64 GCC 11.3 
}

面试官：好的。既然已经有C风格的类型转换，C++11为什么还要引入新的类型转换关键字？

二师兄：主要有三点，更安全、更灵活、可读性更好。

面试官：知道什么是隐式转换吗？

二师兄：了解一些。隐式转换是指在表达式中自动进行的类型转换。比如int 和 double相加，会把int先转为double，然后再进行求和。

面试官：隐式转换有哪些优势和缺陷？

二师兄：隐式转换的优势是代码简洁。但是有很大缺陷，有些情况隐式转换的结果和程序员的意图不一致，会导致难以发现的问题。所以在实际项目中一般会添加编译选项-Werror=conversion来禁止隐式转换。

面试官：那你知道explicit关键字有什么作用吗？

二师兄：也是禁止隐式转换的一个方式：

struct Foo
{
    Foo(int i):val_(i){}
    int val_;
};
struct Goo
{
    explicit Goo(int i):val_(i){}
    int val_;
};
void function1(Foo f){}
void function2(Goo g){}
int main(int argc, char const *argv[])
{
    Foo f = 1024;	//编译通过，可以把int类型转换成Foo
    Goo g = 1024;   //编译失败，不能把int类型转换成Goo
    function1(42);  //编译通过，可以把int类型转换成Foo
    function2(42);  //编译失败，不能把int类型转换成Goo
}

面试官：如何把一个自定义类型转换成一个int类型？

二师兄：需要重载operator int()运算符：

#include <iostream>
struct Foo
{
    Foo(double d):val_(d){}
    double val_;
    explicit operator int(){
        return static_cast<int>(val_);
    }
};

int main(int argc, char const *argv[])
{
    Foo f(42.5);
    int i = static_cast<int>(f);
    std::cout << i << std::endl;	//i == 42
}

面试官：好的，回去等消息吧。