Q: What are the C++ casting operators?
A: Casting means you change the representation of a variable by changing its type to a different one. In order to type-cast a simple object to another you use the traditional type casting operator. For example, to cast a floating point number of type 'double' to an integer of type 'int':
#include <typeinfo>
Code:
int i;
double d;
i = (int) d;
or also
Code:
i = int (d);
This is quite good for basic types that have standard defined conversions, however this operators can also been indiscriminately applied on classes and pointers to classes. ANSI-C++ standard has defined four new casting operators: 'reinterpret_cast', 'static_cast', 'dynamic_cast' and 'const_cast' in order to control these types of conversions between classes...
Code:
reinterpret_cast<new_type>(expression)
Code:
static_cast<new_type>(expression)
Code:
dynamic_cast<new_type>(expression)
Code:
const_cast<new_type>(expression)
'reinterpret_cast'
'reinterpret_cast' casts a pointer to any other type of pointer. It also allows casting from pointer to an integer type and vice versa.
This operator can cast pointers between non-related classed. The operation results is a simple binary copy of the value from a pointer to the other. The content pointed does not pass any kind of check nor transformation between types.
In the case that the copy is performed from a pointer to an integer, the interpretation of its content is system dependent and therefore any implementation is non portable. A pointer casted to an integer enough large to fully contain it can be casted back to a valid pointer.
Code:
class A {};
class B {};
A * a = new A;
B * b = reinterpret_cast<B *>(a);
'reinterpret_cast' treats all pointers exactly as traditional type-casting operators do.
'static_cast'
'static_cast' allows to perform any casting that can be implicitly performed as well as also the inverse cast (even if this is not allowed implicitly).
Applied to pointers to classes, that is to say that it allows to cast a pointer of a derived class to its base class (this is a valid conversion that can be implicitly performed) and can also perform the inverse: cast a base class to its derivated class.
In this last case the base class that is being casted is not checked to determine wether this is a complete class of the destination type or not.
Code:
class Base {};
class Derived : public Base {};
Base *a = new Base;
Derived *b = static_cast<Derived *>(a);
'static_cast', aside from manipulating pointers to classes, can also be used to perform conversions explicitly defined in classes, as well as to perform standard conversions between fundamental types:
Code:
double d = 3.14159265;
int i = static_cast<int>(d);
'dynamic_cast'
'dynamic_cast' is exclusively used with pointers and references to objects. It allows any type-casting that can be implicitly performed as well as the inverse one when used with polymorphic classes, however, unlike static_cast, dynamic_cast checks, in this last case, if the operation is valid. That is to say, it checks if the casting is going to return a valid complete object of the requested type.
Checking is performed during run-time execution. If the pointer being casted is not a pointer to a valid complete object of the requested type, the value returned is a 'NULL' pointer.
Code:
class Base { virtual dummy() {} };
class Derived : public Base {};
Base* b1 = new Derived;
Base* b2 = new Base;
Derived* d1 = dynamic_cast<Derived *>(b1); // succeeds
Derived* d2 = dynamic_cast<Derived *>(b2); // fails: returns 'NULL'
If the type-casting is performed to a reference type and this casting is not possible an exception of type 'bad_cast' is thrown:
Code:
class Base { virtual dummy() {} };
class Derived : public Base { };
Base* b1 = new Derived;
Base* b2 = new Base;
Derived d1 = dynamic_cast<Derived &*>(b1); // succeeds
Derived d2 = dynamic_cast<Derived &*>(b2); // fails: exception thrown
'const_cast'
This type of casting manipulates the const attribute of the passed object, either to be set or removed:
Code:
class C {};
const C *a = new C;
C *b = const_cast<C *>(a);
Neither of the other three new cast operators can modify the constness of an object.
Note: The 'const_cast' operator can also change the 'volatile' qualifier on a type.
typeid 得到類對象或指針
typeid(*pb).name() 輸出對象名
typeid(pb).name() 輸出類名
---------子類向基類私有或保護繼承的時，可以轉化但是不能訪問。 一般不進行轉化。error 2443
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C++風格的轉型運算符小結
為了改正C中丑陋的轉型操作，C++中引入了四個新的轉型操作符，分別是：
dynamic_cast
const_cast
static_cast
reinterpret_cast
1.dynamic_cast
這個轉型操作符主要用在安全的向下轉型（safe downcasting）中,也就是從基類指針/引用向派生類指針/引用的轉型。例如：
Code: [View More of this Code] [View Even More of this Code] [View Less of this Code] [Select All of this Code]
class A {...};
class B:public A {...};
A* a = new B;
B* b;
b = dynamic_cast<B *> a;
當你將dynamic_cast用在指針上時，如果成功，就傳回一個轉型目標的指針，如果失敗，則傳回null指針。所以用到dynamic_cast的時候必然會導致if-then-else的程序風格，其中else就是用來檢測轉型失敗的情況（[1]第39條）。例子如下：
Code: [View More of this Code] [View Even More of this Code] [View Less of this Code] [Select All of this Code]
#include <iostream>
using namespace std;
class A {
public:
virtual void do_sth(){
cout<<"aaa\n";
}
};
class B : public A {
public:
virtual void do_sth(){
cout<<"bbb\n";
}
};
class C : public A {
public:
virtual void do_sth(){
cout<<"ccc\n";
}
};
int main(){
A* a1 = new B;
A* a2 = new C;
B* b;
if(b = dynamic_cast<B *>(a1))//轉換成功
b->do_sth();
else
cout<<"error\n";
if(b = dynamic_cast<B *>(a2))//轉換失敗
b->do_sth();
else
cout<<"error\n";
}
2.const_cast
此轉型操作符用來將對象或指針的常量性（sonstness）轉型掉。例如：
const A * a1;
A * a2 = const_cast<A *> (a1);
需要注意的是，const_cast轉型并不總是成功的，當遇到轉型的對象本身就是const的時候，那么將其常量性轉型，結果未定義。看一下下面的例子：
Code: [View More of this Code] [View Even More of this Code] [View Less of this Code] [Select All of this Code]
// constcast.cpp from [2]
#include <iostream>
using std::cout;
void change(const int * pt, int n);
int main()
{
int pop1 = 38383;
const int pop2 = 2000;
cout << "pop1, pop2: " << pop1 << ", " << pop2 << '\n';
change(&pop1, -1);
change(&pop2, -1);
cout << "pop1, pop2: " << pop1 << ", " << pop2 << '\n';
return 0;
}
void change(const int * pt, int n)
{
int * pc;
if (n < 0)
{
pc = const_cast<int *>(pt);
*pc = 100;
}
}
輸出的結果是：
pop1, pop2: 38383, 2000
pop1, pop2: 100, 2000
可見，pop2的值并沒有改變（有些編譯器會產生一個pop2的臨時變量，并將其地址值賦給pc。在C++標準中，這種情況下的行為是不確定的[2]）。
3.static_cast
此轉型操作符用于內建數據類型之間的轉型。它與C的轉型操作最接近。當沒有其他適當的轉型操作符可用時，就使用它。它可以將整型轉換為枚舉型，雙精度型轉換為整型，浮點型轉換為長整型等等。例如：
Code: [View More of this Code] [View Even More of this Code] [View Less of this Code] [Select All of this Code]
int n=9;
double d = static_cast < double > (n);
上面的例子中，我們將一個變量從 int 轉換到 double. 這些類型的二進制表達式是不同的。要將整數 9 轉換到 雙精度整數 9，static_cast需要正確地為雙精度整數 d 補足比特位。其結果為 9.0 。
4.reinterpret_cast
此轉型操作符的結果取決于編譯器，用于修改操作數類型，非類型安全的轉換符。舉例如下：
Code: [View More of this Code] [View Even More of this Code] [View Less of this Code] [Select All of this Code]
int main() { // from [2]
struct dat { short a; short b;};
long value = 0xA224B118;
dat * pd = reinterpret_cast<dat *> (&value);
cout << pd->a; // display first 2 bytes of value
return 0;
}
該例中將long型轉換成struct，但此代碼是不可移植的，在IBM兼容機和Mac機上的運行結果完全不一樣，因為他們存儲字節的方式不一樣。
reinterpret_cast的使用要非常的謹慎，例如將3中的例子改寫如下：
Code: [View More of this Code] [View Even More of this Code] [View Less of this Code] [Select All of this Code]
int n=9;
double d = reinterpret_cast<double & > (n);
這次，與3的結果有所不同。在進行計算以后，d 包含無用值。這是因為 reinterpret_cast 僅僅是復制 n 的比特位到 d，沒有進行必要的分析。
以上是我在學習這些轉型操作符一個小結，如有不對之處，請各位不嗇賜教。
大家有興趣，可以去這里做一下有關這些轉型操作符的練習。
注：以上例子在 VC6 + Intel C++ Compiler 8.0 下編譯運行通過（別忘了打開RTTI，加參數/GR）。
參考文獻：
[1] Effective C++ 中文版 Scott Meyers 侯捷譯
[2] C++ Primer Plus, 4th Edition, Stephen Prata
[3] STATIC_CAST VERSUS REINTERPRET_CAST(Topica轉載)
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這是More Effecitve C++里的第二條對類型轉換講的很好，也很基礎好懂。
Item M2：盡量使用C++風格的類型轉換
仔細想想地位卑賤的類型轉換功能（cast），其在程序設計中的地位就象goto語句一樣令人鄙視。但是它還不是無法令人忍受，因為當在某些緊要的關頭，類型轉換還是必需的，這時它是一個必需品。
不過C風格的類型轉換并不代表所有的類型轉換功能。
一、來它們過于粗魯，能允許你在任何類型之間進行轉換。不過如果要進行更精確的類型轉換，這會是一個優點。在這些類型轉換中存在著巨大的不同，例如把一個指向 const對象的指針（pointer-to-const-object）轉換成指向非const對象的指針（pointer-to-non-const -object）(即一個僅僅去除const的類型轉換)，把一個指向基類的指針轉換成指向子類的指針（即完全改變對象類型）。傳統的C風格的類型轉換不對上述兩種轉換進行區分。（這一點也不令人驚訝，因為C風格的類型轉換是為C語言設計的，而不是為C++語言設計的）。
二、來C 風格的類型轉換在程序語句中難以識別。在語法上，類型轉換由圓括號和標識符組成，而這些可以用在C＋＋中的任何地方。這使得回答象這樣一個最基本的有關類型轉換的問題變得很困難：“在這個程序中是否使用了類型轉換？”。這是因為人工閱讀很可能忽略了類型轉換的語句，而利用象grep的工具程序也不能從語句構成上區分出它們來。
C++通過引進四個新的類型轉換操作符克服了C風格類型轉換的缺點，這四個操作符是, static_cast, const_cast, dynamic_cast, 和reinterpret_cast。在大多數情況下，對于這些操作符你只需要知道原來你習慣于這樣寫，
(type) expression
而現在你總應該這樣寫：
static_cast<type>(expression)
例如，假設你想把一個int轉換成double，以便讓包含int類型變量的表達式產生出浮點數值的結果。如果用C風格的類型轉換，你能這樣寫：
int firstNumber, secondNumber;
...
double result = ((double)firstNumber)/secondNumber；
如果用上述新的類型轉換方法，你應該這樣寫：
double result = static_cast<double>(firstNumber)/secondNumber;
這樣的類型轉換不論是對人工還是對程序都很容易識別。
static_cast 在功能上基本上與C風格的類型轉換一樣強大，含義也一樣。它也有功能上限制。例如，你不能用static_cast象用C風格的類型轉換一樣把 struct轉換成int類型或者把double類型轉換成指針類型，另外，static_cast不能從表達式中去除const屬性，因為另一個新的類型轉換操作符const_cast有這樣的功能。
其它新的C++類型轉換操作符被用在需要更多限制的地方。const_cast用于類型轉換掉表達式的const或volatileness屬性。通過使用const_cast，你向人們和編譯器強調你通過類型轉換想做的只是改變一些東西的 constness或者volatileness屬性。這個含義被編譯器所約束。如果你試圖使用const_cast來完成修改constness 或者volatileness屬性之外的事情，你的類型轉換將被拒絕。下面是一些例子：
class Widget { ... };
class SpecialWidget: public Widget { ... };
void update(SpecialWidget *psw);
SpecialWidget sw; // sw 是一個非const 對象。
const SpecialWidget& csw = sw; // csw 是sw的一個引用
// 它是一個const 對象
update(&csw); // 錯誤!不能傳遞一個const SpecialWidget* 變量
// 給一個處理SpecialWidget*類型變量的函數
update(const_cast<SpecialWidget*>(&csw));
// 正確，csw的const被顯示地轉換掉（
// csw和sw兩個變量值在update
//函數中能被更新）
update((SpecialWidget*)&csw);
// 同上，但用了一個更難識別
//的C風格的類型轉換
Widget *pw = new SpecialWidget;
update(pw); // 錯誤！pw的類型是Widget*，但是
// update函數處理的是SpecialWidget*類型
update(const_cast<SpecialWidget*>(pw));
// 錯誤！const_cast僅能被用在影響
// constness or volatileness的地方上。,
// 不能用在向繼承子類進行類型轉換?br> 到目前為止，const_cast最普通的用途就是轉換掉對象的const屬性。
第二種特殊的類型轉換符是dynamic_cast，它被用于安全地沿著類的繼承關系向下進行類型轉換。這就是說，你能用dynamic_cast把指向基類的指針或引用轉換成指向其派生類或其兄弟類的指針或引用，而且你能知道轉換是否成功。失敗的轉換將返回空指針（當對指針進行類型轉換時）或者拋出異常（當對引用進行類型轉換時）：
Widget *pw;
...
update(dynamic_cast<SpecialWidget*>(pw));
// 正確，傳遞給update函數一個指針
// 是指向變量類型為SpecialWidget的pw的指針
// 如果pw確實指向一個對象,
// 否則傳遞過去的將使空指針。
void updateViaRef(SpecialWidget& rsw);
updateViaRef(dynamic_cast<SpecialWidget&>(*pw));
//正確。傳遞給updateViaRef函數
// SpecialWidget pw 指針，如果pw
// 確實指向了某個對象
// 否則將拋出異常
dynamic_casts在幫助你瀏覽繼承層次上是有限制的。它不能被用于缺乏虛函數的類型上（參見條款M24），也不能用它來轉換掉constness：
int firstNumber, secondNumber;
...
double result = dynamic_cast<double>(firstNumber)/secondNumber;
// 錯誤！沒有繼承關系
const SpecialWidget sw;
...
update(dynamic_cast<SpecialWidget*>(&sw));
// 錯誤! dynamic_cast不能轉換
// 掉const。
如你想在沒有繼承關系的類型中進行轉換，你可能想到static_cast。如果是為了去除const，你總得用const_cast。
這四個類型轉換符中的最后一個是reinterpret_cast。使用這個操作符的類型轉換，其的轉換結果幾乎都是執行期定義（implementation-defined）。因此，使用reinterpret_casts的代碼很難移植。
reinterpret_casts的最普通的用途就是在函數指針類型之間進行轉換。例如，假設你有一個函數指針數組：
typedef void (*FuncPtr)(); // FuncPtr is 一個指向函數
// 的指針，該函數沒有參數
// 返回值類型為void
FuncPtr funcPtrArray[10]; // funcPtrArray 是一個能容納
// 10個FuncPtrs指針的數組
讓我們假設你希望（因為某些莫名其妙的原因）把一個指向下面函數的指針存入funcPtrArray數組：
int doSomething();
你不能不經過類型轉換而直接去做，因為doSomething函數對于funcPtrArray數組來說有一個錯誤的類型。在FuncPtrArray數組里的函數返回值是void類型，而doSomething函數返回值是int類型。
funcPtrArray[0] = &doSomething; // 錯誤！類型不匹配
reinterpret_cast可以讓你迫使編譯器以你的方法去看待它們：
funcPtrArray[0] = // this compiles
reinterpret_cast<FuncPtr>(&doSomething);
轉換函數指針的代碼是不可移植的（C++不保證所有的函數指針都被用一樣的方法表示），在一些情況下這樣的轉換會產生不正確的結果（參見條款M31），所以你應該避免轉換函數指針類型，除非你處于著背水一戰和尖刀架喉的危急時刻。一把鋒利的刀。一把非常鋒利的刀。
如果你使用的編譯器缺乏對新的類型轉換方式的支持，你可以用傳統的類型轉換方法代替static_cast, const_cast, 以及reinterpret_cast。也可以用下面的宏替換來模擬新的類型轉換語法：
#define static_cast(TYPE,EXPR) ((TYPE)(EXPR))
#define const_cast(TYPE,EXPR) ((TYPE)(EXPR))
#define reinterpret_cast(TYPE,EXPR) ((TYPE)(EXPR))
你可以象這樣使用使用：
double result = static_cast(double, firstNumber)/secondNumber;
update(const_cast(SpecialWidget*, &sw));
funcPtrArray[0] = reinterpret_cast(FuncPtr, &doSomething);
這些模擬不會象真實的操作符一樣安全，但是當你的編譯器可以支持新的的類型轉換時，它們可以簡化你把代碼升級的過程。
沒有一個容易的方法來模擬dynamic_cast的操作，但是很多函數庫提供了函數，安全地在派生類與基類之間進行類型轉換。如果你沒有這些函數而你有必須進行這樣的類型轉換，你也可以回到C風格的類型轉換方法上，但是這樣的話你將不能獲知類型轉換是否失敗。當然，你也可以定義一個宏來模擬 dynamic_cast的功能，就象模擬其它的類型轉換一樣：
#define dynamic_cast(TYPE,EXPR) (TYPE)(EXPR)
請記住，這個模擬并不能完全實現dynamic_cast的功能，它沒有辦法知道轉換是否失敗。
我知道，是的，我知道，新的類型轉換操作符不是很美觀而且用鍵盤鍵入也很麻煩。如果你發現它們看上去實在令人討厭，C風格的類型轉換還可以繼續使用并且合法。然而，正是因為新的類型轉換符缺乏美感才能使它彌補了在含義精確性和可辨認性上的缺點。并且，使用新類型轉換符的程序更容易被解析（不論是對人工還是對于工具程序），它們允許編譯器檢測出原來不能發現的錯誤。這些都是放棄C風格類型轉換方法的強有力的理由。還有第三個理由：也許讓類型轉換符不美觀和鍵入麻煩是一件好事。