C++的四種cast操作符的區(qū)別
發(fā)信站: 水木社區(qū) (Thu Jan 26 21:15:16 2006), 站內(nèi)
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并非我的原創(chuàng)，來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)，且是兩篇帖子的合集，個(gè)人覺(jué)得這樣才比較完備
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Q:什么是C風(fēng)格轉(zhuǎn)換？什么是static_cast, dynamic_cast 以及 reinterpret_cast？區(qū)別是什么？為什么要注意？
A:轉(zhuǎn)換的含義是通過(guò)改變一個(gè)變量的類型為別的類型從而改變?cè)撟兞康谋硎痉绞健榱祟愋娃D(zhuǎn)換一個(gè)簡(jiǎn)單對(duì)象為另一個(gè)對(duì)象你會(huì)使用傳統(tǒng)的類型轉(zhuǎn)換操作符。比如，為了轉(zhuǎn)換一個(gè)類型為doubole的浮點(diǎn)數(shù)的指針到整型：
代碼:
int i;
double d;
i = (int) d;
或者：
i = int (d);
對(duì)于具有標(biāo)準(zhǔn)定義轉(zhuǎn)換的簡(jiǎn)單類型而言工作的很好。然而，這樣的轉(zhuǎn)換符也能不分皂白的應(yīng)用于類（class）和類的指針。ANSI-C++標(biāo)準(zhǔn)定義了四個(gè)新的轉(zhuǎn)換符：'reinterpret_cast', 'static_cast', 'dynamic_cast' 和 'const_cast'，目的在于控制類(class)之間的類型轉(zhuǎn)換。
代碼:
reinterpret_cast<new_type>(expression)
dynamic_cast<new_type>(expression)
static_cast<new_type>(expression)
const_cast<new_type>(expression)
1 reinterpret_cast
'reinterpret_cast'轉(zhuǎn)換一個(gè)指針為其它類型的指針。它也允許從一個(gè)指針轉(zhuǎn)換為整數(shù)類型。反之亦然。（譯注：是指針具體的地址值作為整數(shù)值？）
這個(gè)操作符能夠在非相關(guān)的類型之間轉(zhuǎn)換。操作結(jié)果只是簡(jiǎn)單的從一個(gè)指針到別的指針的值的二進(jìn)制拷貝。在類型之間指向的內(nèi)容不做任何類型的檢查和轉(zhuǎn)換。
如果情況是從一個(gè)指針到整型的拷貝，內(nèi)容的解釋是系統(tǒng)相關(guān)的，所以任何的實(shí)現(xiàn)都不是方便的。一個(gè)轉(zhuǎn)換到足夠大的整型能夠包含它的指針是能夠轉(zhuǎn)換回有效的指針的。
代碼:
class A {};
class B {};
A * a = new A;
B * b = reinterpret_cast<B *>(a);
'reinterpret_cast'就像傳統(tǒng)的類型轉(zhuǎn)換一樣對(duì)待所有指針的類型轉(zhuǎn)換。
2 static_cast
'static_cast'允許執(zhí)行任意的隱式轉(zhuǎn)換和相反轉(zhuǎn)換動(dòng)作。（即使它是不允許隱式的）
應(yīng)用到類的指針上，意思是說(shuō)它允許子類類型的指針轉(zhuǎn)換為父類類型的指針（這是一個(gè)有效的隱式轉(zhuǎn)換），同時(shí)，也能夠執(zhí)行相反動(dòng)作：轉(zhuǎn)換父類為它的子類。
在這最后例子里，被轉(zhuǎn)換的父類沒(méi)有被檢查是否與目的類型相一致。
代碼：
class Base {};
class Derived : public Base {};
Base *a = new Base;
Derived *b = static_cast<Derived *>(a);
'static_cast'除了操作類型指針，也能用于執(zhí)行類型定義的顯式的轉(zhuǎn)換，以及基礎(chǔ)類型之間的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換:
代碼:
double d = 3.14159265;
int i = static_cast<int>(d);
3 dynamic_cast
'dynamic_cast'只用于對(duì)象的指針和引用。當(dāng)用于多態(tài)類型時(shí)，它允許任意的隱式類型轉(zhuǎn)換以及相反過(guò)程。不過(guò)，與static_cast不同，在后一種情況里（注：即隱式轉(zhuǎn)換的相反過(guò)程），dynamic_cast會(huì)檢查操作是否有效。也就是說(shuō)，它會(huì)檢查轉(zhuǎn)換是否會(huì)返回一個(gè)被請(qǐng)求的有效的完整對(duì)象。
檢測(cè)在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行。如果被轉(zhuǎn)換的指針不是一個(gè)被請(qǐng)求的有效完整的對(duì)象指針，返回值為NULL.
代碼：
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'
如果一個(gè)引用類型執(zhí)行了類型轉(zhuǎn)換并且這個(gè)轉(zhuǎn)換是不可能的，一個(gè)bad_cast的異常類型被拋出：
代碼:
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
4 const_cast
這個(gè)轉(zhuǎn)換類型操縱傳遞對(duì)象的const屬性，或者是設(shè)置或者是移除：
代碼:
class C {};
const C *a = new C;
C *b = const_cast<C *>(a);
其它三種操作符是不能修改一個(gè)對(duì)象的常量性的。
注意：'const_cast'也能改變一個(gè)類型的volatile qualifier。
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C++的4種類型轉(zhuǎn)換
一、C 風(fēng)格（C-style）強(qiáng)制轉(zhuǎn)型如下：
(T) expression // cast expression to be of type T
函數(shù)風(fēng)格（Function-style）強(qiáng)制轉(zhuǎn)型使用這樣的語(yǔ)法：
T(expression) // cast expression to be of type T
這兩種形式之間沒(méi)有本質(zhì)上的不同，它純粹就是一個(gè)把括號(hào)放在哪的問(wèn)題。我把這兩種形式稱為舊風(fēng)格（old-style）的強(qiáng)制轉(zhuǎn)型。
二、 C++的四種強(qiáng)制轉(zhuǎn)型形式：
C++ 同時(shí)提供了四種新的強(qiáng)制轉(zhuǎn)型形式（通常稱為新風(fēng)格的或 C++ 風(fēng)格的強(qiáng)制轉(zhuǎn)型）：
const_cast(expression)
dynamic_cast(expression)
reinterpret_cast(expression)
static_cast(expression)
每一種適用于特定的目的：
·dynamic_cast 主要用于執(zhí)行“安全的向下轉(zhuǎn)型（safe downcasting）”，也就是說(shuō)，要確定一個(gè)對(duì)象是否是一個(gè)繼承體系中的一個(gè)特定類型。它是唯一不能用舊風(fēng)格語(yǔ)法執(zhí)行的強(qiáng)制轉(zhuǎn)型，也是唯一可能有重大運(yùn)行時(shí)代價(jià)的強(qiáng)制轉(zhuǎn)型。
·static_cast 可以被用于強(qiáng)制隱型轉(zhuǎn)換（例如，non-const 對(duì)象轉(zhuǎn)型為 const 對(duì)象，int 轉(zhuǎn)型為 double，等等），它還可以用于很多這樣的轉(zhuǎn)換的反向轉(zhuǎn)換（例如，void* 指針轉(zhuǎn)型為有類型指針，基類指針轉(zhuǎn)型為派生類指針），但是它不能將一個(gè) const 對(duì)象轉(zhuǎn)型為 non-const 對(duì)象（只有 const_cast 能做到），它最接近于C-style的轉(zhuǎn)換。
·const_cast 一般用于強(qiáng)制消除對(duì)象的常量性。它是唯一能做到這一點(diǎn)的 C++ 風(fēng)格的強(qiáng)制轉(zhuǎn)型。
·reinterpret_cast 是特意用于底層的強(qiáng)制轉(zhuǎn)型，導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)依賴（implementation-dependent）（就是說(shuō)，不可移植）的結(jié)果，例如，將一個(gè)指針轉(zhuǎn)型為一個(gè)整數(shù)。這樣的強(qiáng)制轉(zhuǎn)型在底層代碼以外應(yīng)該極為罕見(jiàn)。
舊風(fēng)格的強(qiáng)制轉(zhuǎn)型依然合法，但是新的形式更可取。首先，在代碼中它們更容易識(shí)別（無(wú)論是人還是像 grep 這樣的工具都是如此），這樣就簡(jiǎn)化了在代碼中尋找類型系統(tǒng)被破壞的地方的過(guò)程。第二，更精確地指定每一個(gè)強(qiáng)制轉(zhuǎn)型的目的，使得編譯器診斷使用錯(cuò)誤成為可能。例如，如果你試圖使用一個(gè) const_cast 以外的新風(fēng)格強(qiáng)制轉(zhuǎn)型來(lái)消除常量性，你的代碼將無(wú)法編譯。
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== dynamic_cast .vs. static_cast
==
class B { ... };
class D : public B { ... };
void f(B* pb)
{
D* pd1 = dynamic_cast<D*>(pb);
D* pd2 = static_cast<D*>(pb);
}
If pb really points to an object of type D, then pd1 and pd2 will get the same value. They will also get the same value if pb == 0.
If pb points to an object of type B and not to the complete D class, then dynamic_cast will know enough to return zero. However, static_cast relies on the programmer’s assertion that pb points to an object of type D and simply returns a pointer to that supposed D object.
即dynamic_cast可用于繼承體系中的向下轉(zhuǎn)型，即將基類指針轉(zhuǎn)換為派生類指針，比static_cast更嚴(yán)格更安全。dynamic_cast在執(zhí)行效率上比static_cast要差一些,但static_cast在更寬上范圍內(nèi)可以完成映射,這種不加限制的映射伴隨著不安全性.static_cast覆蓋的變換類型除類層次的靜態(tài)導(dǎo)航以外,還包括無(wú)映射變換,窄化變換(這種變換會(huì)導(dǎo)致對(duì)象切片,丟失信息),用VOID*的強(qiáng)制變換,隱式類型變換等...
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== static_cast .vs. reinterpret_cast
==
reinterpret_cast是為了映射到一個(gè)完全不同類型的意思,這個(gè)關(guān)鍵詞在我們需要把類型映射回原有類型時(shí)用到它.我們映射到的類型僅僅是為了故弄玄虛和其他目的,這是所有映射中最危險(xiǎn)的.(這句話是C++編程思想中的原話)
static_cast 和 reinterpret_cast 操作符修改了操作數(shù)類型. 它們不是互逆的; static_cast 在編譯時(shí)使用類型信息執(zhí)行轉(zhuǎn)換, 在轉(zhuǎn)換執(zhí)行必要的檢測(cè)(諸如指針越界計(jì)算, 類型檢查). 其操作數(shù)相對(duì)是安全的. 另一方面, reinterpret_cast 僅僅是重新解釋了給出的對(duì)象的比特模型而沒(méi)有進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換, 例子如下:
int n=9; double d=static_cast < double > (n);
上面的例子中, 我們將一個(gè)變量從 int 轉(zhuǎn)換到 double. 這些類型的二進(jìn)制表達(dá)式是不同的. 要將整數(shù) 9 轉(zhuǎn)換到 雙精度整數(shù) 9, static_cast 需要正確地為雙精度整數(shù) d 補(bǔ)足比特位. 其結(jié)果為 9.0. 而reinterpret_cast 的行為卻不同:
int n=9;
double d=reinterpret_cast<double & > (n);
這次, 結(jié)果有所不同. 在進(jìn)行計(jì)算以后, d 包含無(wú)用值. 這是因?yàn)?reinterpret_cast 僅僅是復(fù)制 n 的比特位到 d, 沒(méi)有進(jìn)行必要的分析.