static_cast 和 reinterpret_cast的区别以及dynamic_cast
大多程序員在學(xué)C++前都學(xué)過C，并且習(xí)慣于C風(fēng)格（類型）轉(zhuǎn)換。當(dāng)寫 C++（程序）時，有時候我們在使用static_cast<>和reinterpret_cast<>時可能會有點(diǎn)模糊。在本 文中，我將說明static_cast<>實(shí)際上做了什么，并且指出一些將會導(dǎo)致錯誤的情況。
泛型（Generic Types）
??????? float f = 12.3;
??????? float* pf = &f;
??????? // static cast<>
??????? // 成功編譯, n = 12
??????? int n = static_cast<int>(f);
??????? // 錯誤,指向的類型是無關(guān)的（譯注：即指針變量pf是float類型，現(xiàn)在要被轉(zhuǎn)換為int類型）
??????? //int* pn = static_cast<int*>(pf);
??????? //成功編譯
??????? void* pv = static_cast<void*>(pf);
??????? //成功編譯, 但是 *pn2是無意義的內(nèi)存（rubbish）
??????? int* pn2 = static_cast<int*>(pv);// reinterpret_cast<>
??????? //錯誤,編譯器知道你應(yīng)該調(diào)用static_cast<>
??????? //int i = reinterpret_cast<int>(f);
??????? //成功編譯, 但是 *pn 實(shí)際上是無意義的內(nèi)存,和 *pn2一樣
??????? int* pi = reinterpret_cast<int*>(pf);
簡而言之，static_cast<> 將嘗試轉(zhuǎn)換，舉例來說，如float-到-integer，而reinterpret_cast<>簡單改變編譯器的意圖重新考慮那個對象作為另一類型。
指針類型（Pointer Types）
指針轉(zhuǎn)換有點(diǎn)復(fù)雜，我們將在本文的剩余部分使用下面的類：
class CBaseX
????? {
????? public:
????? int x;
????? CBaseX() { x = 10; }
????? void foo() { printf("CBaseX::foo() x=%d\n", x); }
????? };
????? class CBaseY
??????? {
??????? public:
??????? int y;
??????? int* py;
??????? CBaseY() { y = 20; py = &y; }
??????? void bar() { printf("CBaseY::bar() y
=%d, *py=%d\n", y, *py);?
??????? }
??????? };
???????class CDerived : public CBaseX, public CBaseY
?????? {
????????????? public:
????????????? int z;
??????? };
?????? 情況1：兩個無關(guān)的類之間的轉(zhuǎn)換
????? // CBaseX* 和 CBaseY*之間的轉(zhuǎn)換
????? CBaseX* pX = new CBaseX();
????? // Error, types pointed to are unrelated
????? // 錯誤， 類型指向是無關(guān)的
????? // CBaseY* pY1 = static_cast<CBaseY*>(pX);
????? // Compile OK, but pY2 is not CBaseX
????? // 成功編譯, 但是 pY2 不是CBaseX
????? CBaseY* pY2 = reinterpret_cast<CBaseY*>(pX);
????? // System crash!!
????? // 系統(tǒng)崩潰!!
????? // pY2->bar();
正如我們在泛型例子中所認(rèn)識到的，如果你嘗試轉(zhuǎn)換一個對象到另一個無關(guān)的類static_cast<>將失敗，而reinterpret_cast<>就總是成功“欺騙”編譯器：那個對象就是那個無關(guān)類。
情況2：轉(zhuǎn)換到相關(guān)的類
????? 1. CDerived* pD = new CDerived();
????? 2. printf("CDerived* pD = %x\n", (int)pD);
????? 3.?
????? 4. // static_cast<> CDerived* -> CBaseY* -> CDerived*
????? //成功編譯，隱式static_cast<>轉(zhuǎn)換
????? 5. CBaseY* pY1 = pD;
????? 6. printf("CBaseY* pY1 = %x\n", (int)pY1);
????? // 成功編譯, 現(xiàn)在 pD1 = pD
????? 7. CDerived* pD1 = static_cast<CDerived*>(pY1);
????? 8. printf("CDerived* pD1 = %x\n", (int)pD1);
????? 9.?
????? 10. // reinterpret_cast
????? // 成功編譯, 但是 pY2 不是 CBaseY*
????? 11. CBaseY* pY2 = reinterpret_cast<CBaseY*>(pD);
????? 12. printf("CBaseY* pY2 = %x\n", (int)pY2);
????? 13.?
????? 14. // 無關(guān)的 static_cast<>
????? 15. CBaseY* pY3 = new CBaseY();
????? 16. printf("CBaseY* pY3 = %x\n", (int)pY3);
????? // 成功編譯,盡管 pY3 只是一個 "新 CBaseY()"
????? 17. CDerived* pD3 = static_cast<CDerived*>(pY3);
????? 18. printf("CDerived* pD3 = %x\n", (int)pD3);
????? ---------------------- 輸出 ---------------------------
????? CDerived* pD = 392fb8
????? CBaseY* pY1 = 392fbc
????? CDerived* pD1 = 392fb8
????? CBaseY* pY2 = 392fb8
????? CBaseY* pY3 = 390ff0
????? CDerived* pD3 = 390fec
注 意：在將CDerived*用隱式 static_cast<>轉(zhuǎn)換到CBaseY*（第5行）時，結(jié)果是（指向）CDerived*（的指針向后） 偏移了4（個字節(jié)）（譯注：4為int類型在內(nèi)存中所占字節(jié)數(shù)）。為了知道static_cast<> 實(shí)際如何，我們不得不要來看一下CDerived的內(nèi)存布局。??
CDerived的內(nèi)存布局（Memory Layout）??
??
如 圖所示，CDerived的內(nèi)存布局包括兩個對象，CBaseX 和 CBaseY，編譯器也知道這一點(diǎn)。因此，當(dāng)你將CDerived* 轉(zhuǎn)換到 CBaseY*時，它給指針添加4個字節(jié)，同時當(dāng)你將CBaseY*轉(zhuǎn)換到CDerived*時，它給指針減去4。然而，甚至它即便不是一個 CDerived你也可以這樣做。
當(dāng)然，這個問題只在如果你做了多繼承時發(fā)生。在你將CDerived轉(zhuǎn)換 到 CBaseX時static_cast<> 和 reinterpret_cast<>是沒有區(qū)別的。
情況3：void*之間的向前和向后轉(zhuǎn)換?
因?yàn)槿魏沃羔樋梢员晦D(zhuǎn)換到void*，而void*可以被向后轉(zhuǎn)換到任何指針（對于static_cast<> 和 reinterpret_cast<>轉(zhuǎn)換都可以這樣做），如果沒有小心處理的話錯誤可能發(fā)生。
??????? CDerived* pD = new CDerived();
??????? printf("CDerived* pD = %x\n", (int)pD);
??????? CBaseY* pY = pD; // 成功編譯, pY = pD + 4
??????? printf("CBaseY* pY = %x\n", (int)pY);
??????? void* pV1 = pY; //成功編譯, pV1 = pY
??????? printf("void* pV1 = %x\n", (int)pV1);
??????? // pD2 = pY, 但是我們預(yù)期 pD2 = pY - 4
??????? CDerived* pD2 = static_cast<CDerived*>(pV1);
??????? printf("CDerived* pD2 = %x\n", (int)pD2);
??????? // 系統(tǒng)崩潰
??????? // pD2->bar();
??????? ---------------------- 輸出 ---------------------------
??????? CDerived* pD = 392fb8
??????? CBaseY* pY = 392fbc
??????? void* pV1 = 392fbc
??????? CDerived* pD2 = 392fbc
一旦我們已經(jīng)轉(zhuǎn)換指針為void*，我們就不能輕易將其轉(zhuǎn)換回原類。在上面的例子中，從一個void* 返回CDerived*的唯一方法是將其轉(zhuǎn)換為CBaseY*然后再轉(zhuǎn)換為CDerived*。
但是如果我們不能確定它是CBaseY* 還是 CDerived*，這時我們不得不用dynamic_cast<> 或typeid[2]。
注釋：
1. dynamic_cast<>，從另一方面來說，可以防止一個泛型CBaseY* 被轉(zhuǎn)換到CDerived*。
2. dynamic_cast<>需要類成為多態(tài)，即包括“虛”函數(shù)，并因此而不能成為void*。
參考：
1. [MSDN] C++ Language Reference -- Casting
2. Nishant Sivakumar, Casting Basics - Use C++ casts in your VC++.NET programs
3. Juan Soulie, C++ Language Tutorial: Type Casting
?
摘自：http://blog.csdn.net/jiangdf/archive/2009/05/21/4205481.aspx
?
dynamic_cast
?
????? // Convert between CBaseX* and CBaseY*
作為四個內(nèi)部類型轉(zhuǎn)換操作符之一的dynamic_cast和傳統(tǒng)的C風(fēng)格的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換有著巨大的差別。除了 dynamic_cast以外的轉(zhuǎn)換，其行為的都是在編譯期就得以確定的，轉(zhuǎn)換是否成功，并不依賴被轉(zhuǎn)換的對象。而dynamic_cast則不然。在這 里，不再討論其他三種轉(zhuǎn)換和C風(fēng)格的轉(zhuǎn)換。
首先，dynamic_cast依賴于RTTI信息，其次，在轉(zhuǎn)換時，dynamic_cast會檢查轉(zhuǎn)換的source對象是否真的可以轉(zhuǎn)換成target類型，這種檢查不是語法上的，而是真實(shí)情況的檢查。
先 看RTTI相關(guān)部分，通常，許多編譯器都是通過vtable找到對象的RTTI信息的，這也就意味著，如果基類沒有虛方法，也就無法判斷一個基類指針變量 所指對象的真實(shí)類型, 這時候，dynamic_cast只能用來做安全的轉(zhuǎn)換,例如從派生類指針轉(zhuǎn)換成基類指針.而這種轉(zhuǎn)換其實(shí)并不需要dynamic_cast參與.
也就是說,dynamic_cast是根據(jù)RTTI記載的信息來判斷類型轉(zhuǎn)換是否合法的.
下面看一個例子:
struct B1{
??? virtual ~B1(){}
};
struct B2{
??? virtual ~B2(){}
};
struct D1 : B1, B2{};
int main()
{
??? D1 d;
??? B1* pb1 = &d;
??? B2* pb2 = dynamic_cast<B2*>(pb1);//L1
??? B2* pb22 = static_cast<B2*>(pb1);? //L2
??? return 0;
}
上述定義中可以看到,B1和B2是不相關(guān)的類,從L1可以看到,dynamic_cast允許這種轉(zhuǎn)換:只要B1存在多態(tài)方法.
L2將編譯失敗,static_cast并不允許兩個完全不相干的類互相轉(zhuǎn)換.
dynamic_cast的這種特性，在提取一個對象的某個接口的時候，非常有用，它很類似于實(shí)現(xiàn)了COM的QueryInterface的功能。
正好在網(wǎng)上看到一個講解強(qiáng)制轉(zhuǎn)型的文章：
http://www.xker.com/article/articleview/2005-8-23/article_view_2732.htm
文中這樣描述：
－－
dynamic_cast 主要用于執(zhí)行“安全的向下轉(zhuǎn)型（safe downcasting）”，也就是說，要確定一個對象是否是一個繼承體系中的一個特定類型。
－－－這個描述是不完整的，dynamic_cast 固然可以實(shí)現(xiàn)完全的向下轉(zhuǎn)型，也可以實(shí)現(xiàn)更為強(qiáng)大的QueryInterface的功能。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的static_cast 和 reinterpret_cast的区别以及dynamic_cast的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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