C++中的static_cast, dynamic_cast和reinterpret_cast

鄭重聲明：本文是筆者根據個人理解所寫，錯誤難免，歡迎拍磚！

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static_cast

用於“良性”和“適度良性”轉換，包括不用強制轉換（如自動類型轉換）。static_cast全部用於明確定義的轉換，包括編譯器允許我們所做的不用強制轉換的“安全”轉換和不太安全但清楚定義的轉換。

用法：static_cast < type-id > ( expression) 
該運算子把expression轉換為type-id類型，但沒有在運行時進行類型檢查來保證轉換的安全性。static_cast包含的類型轉換包括一下幾種：

A、典型的非強制變換

B、窄化（有資訊丟失）變換

C、使用void*的強制變換

D、隱式類型變換

E、類層次的靜態定位

　　a. 向上轉換是安全的，即將子類的指標或引用轉換為基類
　　b. 向下轉換是不安全的，即將基類指標或引用轉換成子類，因為是靜態轉換，沒有在運行時進行類型檢查，應使用dynamic_cast。

 1 int i = 0x7fff;  // max pos value = 32767 2 long l = 0; 3 float f = 1.0f; 4  5 // A: typeical castless conversions: 6 l = static_cast<long>(i); 7  8 // B: narrowing conversions: 9 i = static_cast<int>(f);10 11 // C: forcing a conversion from void* :12 void* pvoid = &i;13 float* pf = static_cast<float*>(pvoid);14 15 // D: Implicit type conversions, normally performed by the compiler16 double d = 0.0;17 int x = d; // Automatic type conversion18 x = static_cast<int>(d);  // More explicit

 注意：static_cast不能轉換掉expression的const、volitale、或者__unaligned屬性。

dynamic_cast

用法：dynamic_cast < type-id > ( expression )
該運算子把expression轉換成type-id類型的對象。type-id必須是類的指標、類的引用或者void *；
如果type-id是類指標類型，那麼expression也必須是一個指標，如果type-id是一個引用，那麼expression也必須是一個引用。

當使用dynamic_cast來試著向下類型轉換一個特定的類型，僅當類型轉換是爭取的並且是成功的時，傳回值是一個指向所需類型的指標，否則它將返回0來表示轉換失敗。

dynamic_cast主要用於類層次間的上行轉換和下行轉換，還可以用於類之間的交叉轉換。
在類層次間進行上行轉換時，dynamic_cast和static_cast的效果是一樣的；

在進行下行轉換時，dynamic_cast具有類型檢查的功能，比static_cast更安全。

 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3  4 class CPet { public : virtual ~CPet() {} }; 5 class CDog : public CPet {}; 6 class CCat : public CPet {}; 7  8 int main() 9 {10     CPet* pPet = new CCat; // Upcast, safe11     // Try to cast it to CCat* :12     CCat* pCat = dynamic_cast<CCat*>(pPet); // cast success13     // Try to cast it to CDog* :14     CDog* pDog = dynamic_cast<CDog*>(pPet); // cast fail15 16     cout << "pDog = " << (long)pDog << endl;17     cout << "pCat = " << (long)pCat << endl;18 }

 在上面的程式碼片段中，將pPet向下轉換為CCat*類型成功了（因為CPet* pPet = new CCat;），轉換為CDog*類型失敗了，說明dynamic_cast會進行類型檢測。

當使用dynamic_cast時，必須對一個真正多態的層次進行操作（即它含有虛函數），這是因為dynamic_cast使用了儲存在VTABLE中的資訊來判斷實際的類型。

注意：無論何時進行向下類型轉換，我們都應該進行類型檢查以確保轉換是成功的（即傳回值非0）。但我們不用確保指標要完全一樣，因為通常在向上和向下類型轉換時指標會進行調整（特別是多重繼承的情況下）。

dynamic _cast運行時需要一點額外的開銷，不多，但是執行大量的dynamic_cast時就說明我們的設計有問題了，也會導致效能損失。在進行向下轉換時，如果我們已經明確知道是什麼類型，就可以使用static_cast，以避免調用dynamic_cast產生的額外開銷。比如上面的將pPet向下轉換為CCat*類型，可以這樣寫：

CCat* pCat = static_cast<CCat*>(pPet);

reinterpret_cast

這是最不安全的一種轉換機制，最有可能出問題。reinterpret_cast把對象假象為模式（為了某種隱秘的目的），彷彿它是一個完全不同的類型對象。這是低級的位元模式，C因此而名稱不佳。在使用reinterpret_cast做任何事之前，實際上總是需要reinterpret_cast回到原來的類型（或者把變數看做是它原來的類型）。說白了，就是將原來的類型隱藏起來，用的時候再轉換回去，否則編譯失敗。

用法：reinterpret_cast< type-id > (expression)
type-id必須是一個指標、引用、算術類型、函數指標或者成員指標。
它可以把一個指標轉換成一個整數，也可以把一個整數轉換成一個指標（先把一個指標轉換成一個整數，
在把該整數轉換成原類型的指標，還可以得到原先的指標值）。

const_cast

const_cast用來修改類型的const或volatile屬性，即可以將const轉換為非const以及volatile轉換為非volatile，這是const_cast唯一允許的轉換。除了const 或volatile修飾之外， type_id和exdivssion的類型是一樣的。
用法：const_cast< type-id > (expression)
常量指標被轉化成非常量指標，並且仍然指向原來的對象；
常量引用被轉換成非常量引用，並且仍然指向原來的對象；常量對象被轉換成非常量對象。

Voiatile和const類試。舉如下一例：

 1 class B 2 { 3 public: 4     int m_iNum; 5 } 6 void foo() 7 { 8     const B b1; 9     b1.m_iNum = 100; //comile error10     B b2 = const_cast<B>((b1);11     b2. m_iNum = 200; //fine12 }

 上面的代碼編譯時間會報錯，因為b1是一個常量對象，不能對它進行改變；

使用const_cast把它轉換成一個常量對象，就可以對它的資料成員任意改變。注意：b1和b2是兩個不同的對象。

簡單總結一下：

dynamic_cast:   通常在基類和衍生類別之間轉換時使用；
const_cast:   主要針對const和volatile的轉換.   
static_cast:   一般的轉換，如果你不知道該用哪個，就用這個。   
reinterpret_cast:   用於進行沒有任何關聯之間的轉換，比如一個字元指標轉換為一個整形數。

 

參考資料：

http://blog.csdn.net/Lambol_8309/article/details/4534338

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4a84e45b0100f57m.html