static_cast,dynamic_cast,reinterpret_cast和const_cast的区别详解

static_cast dynamic_cast reinterpret_cast 2022-11-15 22:11:49 950人浏览安东尼

摘要

C-style cast举例： int i; double d; i = (int) d;上面的代码就是本来为double类型的d，通过(int)d将其

C-style cast举例：
int i;
double d;
i = (int) d;

上面的代码就是本来为double类型的d，通过(int)d将其转换成整形值，并将该值赋给整形变量i (注意d本身的值并没有发生改变)。这就是典型的c-style类型转换。

下面是一个简单的程序：

#include <iOStream>
using namespace std;

int main(void)
{
         int i;
         double d = 11.29;

         i = (int)d;
         cout << i << endl;
         cout << d << endl;

         return 0;
}

输出结果：
11
11.29

我们发现d值本身并没有发生任何变化。

在简单的情况下，上面这种类型转换可以很好地工作，但在c++中往往还是不够的，为此ANSI-C++新标准定义的四个转换符，即static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast和const_cast。同时在C++环境中，原先的C-Style的类型转换仍旧可以使用。

1) static_cast
用法：static_cast <typeid> (expression)
说明：该运算符把expression转换为typeid类型，但没有运行时类型检查来确保转换的安全性。
用途：
a) 用于类层次结构中基类和派生类之间指针或者引用的转换。up-casting (把派生类的指针或引用转换成基类的指针或者引用表示)是安全的；down-casting(把基类指针或引用转换成子类的指针或者引用)是不安全的。

b) 用于基本数据类型之间的转换，如把int转换成char，这种转换的安全性也要由开发人员来保证。

c) 可以把空指针转换成目标类型的空指针(null pointer)。

d) 把任何类型的表达式转换成void类型。
注意： static_cast不能转换掉expression的const、volitale或者__unaligned属性。

2)dynamic_cast
用法：dynamic_cast <typeid> (expression)
说明：该运算符把expression转换成typeid类型的对象。typeid必须是类的指针、类的引用或者void*。如果typeid是类的指针类型，那么expression也必须是指针，如果typeid是一个引用，那么expression也必须是一个引用。一般情况下，dynamic_cast用于具有多态性的类(即有虚函数的类)的类型转换。

dynamic_cast依赖于RTTI信息，其次，在转换时，dynamic_cast会检查转换的source对象是否真的可以转换成target类型，这种检查不是语法上的，而是真实情况的检查。先看RTTI相关部分，通常，许多编译器都是通过vtable找到对象的RTTI信息的，这也就意味着，如果基类没有虚方法，也就无法判断一个基类指针变量所指对象的真实类型，这时候，dynamic_cast只能用来做安全的转换,例如从派生类指针转换成基类指针。而这种转换其实并不需要dynamic_cast参与。也就是说,dynamic_cast是根据RTTI记载的信息来判断类型转换是否合法的。

用途：主要用于类层次之间的up-casting和down-casting，还可以用于类之间的交叉转换。在进行down-casting时，dynamic_cast具有类型检查的功能，比static_cast更安全。检测在运行时进行。如果被转换的指针不是一个被请求的有效完整的对象指针，返回值为NULL。当用于多态类型时，它允许任意的隐式类型转换以及相反过程。不过，与static_cast不同，在后一种情况里（注：即隐式转换的相反过程），dynamic_cast会检查操作是否有效。也就是说，它会检查转换是否会返回一个被请求的有效的完整对象。

注意：dynamic_cast不能转换掉expression的const、volitale或者__unaligned属性。

3) reinterpret_cast
用法：reinterpret_cast <typeid>(expression)
说明：转换一个指针为其他类型的指针，也允许将一个指针转换为整数类型，反之亦然。这个操作符能够在非相关的类型之间进行转换。操作结果只是简单的从一个指针到别的指针的值的二进制拷贝，在类型之间指向的内容不做任何类型的检查和转换。这是一个强制转换。使用时有很大的风险，慎用之。
注意：reinterpret _cast不能转换掉expression的const、volitale或者__unaligned属性。

4)const_cast
用法：const_cast<typeid>(expression)
说明：这个类型操纵传递对象的const属性，或者是设置或者是移除。如：
Class C{…}
const C* a = new C;
C* b = const_cast<C*>(a);

如果将上面的const_cast转换成其他任何其他的转换，编译都不能通过，出错的信心大致如下：
“…cannot convert from 'const class C *' to 'class C *'”。

下面的代码是4中casting方法的典型用法示例：

     #include <iostream>
     using namespace std;

     class Base
     {
     public:
         int _base;
         virtual void printinfo()
         {
              cout << _base << endl;
         }
     };

     class Derived : public Base
     {
     public:
         int _derived;
         virtual void printinfo()
         {
              cout << _derived << endl;
         }
     };

     int main(void)
     {
         Base b1;
         Derived d1;
         int aInt = 10;
         long aLong = 11;
         float aFloat = 11.11f;
         double aDouble = 12.12;

         Derived* pd = static_cast<Derived*>(&b1);                           // down-casting          不安全
         Base* pb = static_cast<Base*>(&d1);                                   // up-casting                安全
         Derived& d = static_cast<Derived&>(b1);                             // down-casting          不安全
         Base& b = static_cast<Base&>(d1);                                      // up-casting                安全

         aInt = static_cast<int>(aFloat);                                                // 基本数据类型转换
         void* sth = static_cast<void*>(&aDouble);                            // 将double指针类型转换成void指针类型
         double* bDouble = static_cast<double*>(sth);                    // 将void指针类型转换成double指针类型
         cout << *bDouble << endl;

         Base* pb1 = dynamic_cast<Base*>(&d1);
         //Derived* pd1 = dynamic_cast<Derived*>(&b1);                 // 编译时有warning，运行时出错

         int bInt = reinterpret_cast<int>(pb1);                                       // 将地址或指针转换成整数
         cout << bInt << endl;
         pb1 = reinterpret_cast<Base*>(bInt);                                     // 将整数转换成地址或指针

         int* cInt = reinterpret_cast<int*>(&aFloat);                             // 这个转换的结果会出乎意料
         cout << (int)*cInt << endl;

         const Base* bBase = new Base();
         Base* cBase = const_cast<Base*>(bBase);
         //Base* dBase = dynamic_cast<Base*>(bBase);                // 不能通过编译
         //Base* eBase = static_cast<Base*>(bBase);                     // 不能通过编译
         //Base* fBase = reinterpret_cast<Base*>(bBase);             // 不能通过编译

         return 0;
}     