C++中的static_cast,dynamic_cast,const_cast,reinterpret_cast

1 static_cast < type-id > ( expression )
该运算符把expression转换为type-id类型,但没有运行时类型检查来保证转换的安全性。它主要有如下几种用法:
①用于类层次结构中基类和子类之间指针或引用的转换。
  进行上行转换(把子类的指针或引用或对象转换成基类表示)是安全的;
  进行下行转换(把基类指针或引用转换成子类表示)时,由于没有动态类型检查,所以是不 安全的。
②用于基本数据类型之间的转换,如把int转换成char,把int转换成enum。这种转换的安全性也要开发人员来保证。
③把空指针转换成目标类型的空指针。
④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 < type-id > ( expression )
该运算符把expression转换成type-id类型的对象。type-id必须是类的指针、引用或者void *;
如果type-id是类指针类型,那么expression也必须是一个指针,如果type-id是一个引用,那么expression也必须是一个引用。
dynamic_cast主要用于类层次间的上行转换和下行转换,还可以用于类之间的交叉转换。
在类层次间进行上行转换时,dynamic_cast和static_cast的效果是一样的;
在进行下行转换时,dynamic_cast具有类型检查的功能,比static_cast更安全。
class B{
public:
int m_iNum;
virtual void foo();
};
class D:public B{
public:
char *m_szName[100];
};
void func(B *pb){
D *pd1 = static_cast <D *> (pb);
D *pd2 = dynamic_cast <D *> (pb);
}
在上面的代码段中,如果pb指向一个D类型的对象,pd1和pd2是一样的,并且对这两个指针执行D类型的任何操作都是安全的;
但是,如果pb指向的是一个B类型的对象,那么pd1将是一个指向该对象的指针,对它进行D类型的操作将是不安全的(如访问m_szName),
而pd2将是一个空指针。

另外要注意:B要有虚函数,否则会编译出错;static_cast则没有这个限制。
这是由于运行时类型检查需要运行时类型信息,而这个信息存储在类的虚函数表(
关于虚函数表的概念,详细可见 <Inside c++ object model> )中,只有定义了虚函数的类才有虚函数表,没有定义虚函数的类是没有虚函数表的。

另外,dynamic_cast还支持交叉转换(cross cast)。如下代码所示。
class A{
public:
int m_iNum;
virtual void f(){}
};
class B:public A{
};
class D:public A{
};
void foo(){
B *pb = new B;
pb-> m_iNum = 100;
D *pd1 = static_cast <D *> (pb); //compile error
D *pd2 = dynamic_cast <D *> (pb); //pd2 is NULL
delete pb;
}
在函数foo中,使用static_cast进行转换是不被允许的,将在编译时出错;而使用 dynamic_cast的转换则是允许的,结果是空指针。

3 const_cast
用法:const_cast <type_id> (expression)
该运算符用来修改类型的const或volatile属性。除了const 或volatile修饰之外,type_id和expression的类型是一样的。
const_cast用来转换指针(或引用)类型的,非指针类型从const 到非const一般都可以直接赋值,不需要转换。
常量指针被转化成非常量指针,并且仍然指向原来的对象;
常量引用被转换成非常量引用,并且仍然指向原来的对象;常量对象被转换成非常量对象。
class Example{
public:
Example(): m_iNum(10){}
int m_iNum;
};
void main()
{
const Example myexample;
//myexample.m_iNum = 35; //error:l-value specifies const object
Example& rExample = const_cast <Example&> (myexample);
rExample.m_iNum = 35;
cout < < myexample.m_iNum < < endl;
}

4 reinterpret_cast
用法:reinpreter_cast <type-id> (expression)
type-id必须是一个指针、引用、算术类型、函数指针或者成员指针。
它可以把一个指针转换成一个整数,也可以把一个整数转换成一个指针(先把一个指针转换成一个整数,reinterpret_cast是最危险的一种转换类型,它并不对数据进行任何实际的转换操作,而是直接把数据当作另一种类型来使用(跟内存拷贝的功能差不多)。比如:
class ClassX{...};
class ClassY{...};
ClassX * pClassX = new ClassX();
// 没问题,不过除非classX和classY都是结构相同的interface,否则并不安全,程序很容易crash
ClassY * pClassY = reinterpret_cast <ClassY *> (pClassX);

reinterpet_cast比较有用的地方就是函数指针的转换,如把一个指针存到一个函数指针数组中:
typedef void (*FuncPtr)();
FuncPtr FuncPtrArray[10];
int DoSomething() {...};
// 这里使用reinterpret_cast
FuncPtrArray[0] = reinterpret_cast <FuncPtr> (&DoSomething);

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