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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)

聲明 by NetMD：
并非我的原創(chuàng)，來自互聯(lián)網(wǎng)，且是兩篇帖子的合集，個人覺得這樣才比較完備

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Q:什么是C風格轉(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)換的含義是通過改變一個變量的類型為別的類型從而改變該變量的表示方式。為了類型轉(zhuǎn)換一個簡單對象為另一個對象你會使用傳統(tǒng)的類型轉(zhuǎn)換操作符。比如，為了轉(zhuǎn)換一個類型為doubole的浮點數(shù)的指針到整型：
代碼:
int i;
double d;

i = (int) d;
或者：

i = int (d);

對于具有標準定義轉(zhuǎn)換的簡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用于類（class）和類的指針。ANSI-C++標準定義了四個新的轉(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)換一個指針為其它類型的指針。它也允許從一個指針轉(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)果只是簡單的從一個指針到別的指針的值的二進制拷貝。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，所以任何的實現(xiàn)都不是方便的。一個轉(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)換動作。（即使它是不允許隱式的）

應用到類的指針上，意思是說它允許子類類型的指針轉(zhuǎn)換為父類類型的指針（這是一個有效的隱式轉(zhuǎn)換），同時，也能夠執(zhí)行相反動作：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，以及基礎類型之間的標準轉(zhuǎn)換:

代碼:
double d = 3.14159265;
int    i = static_cast<int>(d);

3 dynamic_cast

'dynamic_cast'只用于對象的指針和引用。當用于多態(tài)類型時，它允許任意的隱式類型轉(zhuǎn)換以及相反過程。不過，與static_cast不同，在后一種情況里（注：即隱式轉(zhuǎn)換的相反過程），dynamic_cast會檢查操作是否有效。也就是說，它會檢查轉(zhuǎn)換是否會返回一個被請求的有效的完整對象。
檢測在運行時進行。如果被轉(zhuǎn)換的指針不是一個被請求的有效完整的對象指針，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'

如果一個引用類型執(zhí)行了類型轉(zhuǎn)換并且這個轉(zhuǎn)換是不可能的，一個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

這個轉(zhuǎn)換類型操縱傳遞對象的const屬性，或者是設置或者是移除：
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對象的常量性的。
注意：'const_cast'也能改變一個類型的volatile qualifier。

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C++的4種類型轉(zhuǎn)換

    一、C 風格（C-style）強制轉(zhuǎn)型如下：

    (T) expression // cast expression to be of type T
    函數(shù)風格（Function-style）強制轉(zhuǎn)型使用這樣的語法：
    T(expression) // cast expression to be of type T
    這兩種形式之間沒有本質(zhì)上的不同，它純粹就是一個把括號放在哪的問題。我把這兩種形式稱為舊風格（old-style）的強制轉(zhuǎn)型。

   二、 C++的四種強制轉(zhuǎn)型形式：

　　C++ 同時提供了四種新的強制轉(zhuǎn)型形式（通常稱為新風格的或 C++ 風格的強制轉(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，要確定一個對象是否是一個繼承體系中的一個特定類型。它是唯一不能用舊風格語法執(zhí)行的強制轉(zhuǎn)型，也是唯一可能有重大運行時代價的強制轉(zhuǎn)型。
    
    ·static_cast 可以被用于強制隱型轉(zhuǎn)換（例如，non-const 對象轉(zhuǎn)型為 const 對象，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 const 對象轉(zhuǎn)型為 non-const 對象（只有 const_cast 能做到），它最接近于C-style的轉(zhuǎn)換。
    
　　·const_cast 一般用于強制消除對象的常量性。它是唯一能做到這一點的 C++ 風格的強制轉(zhuǎn)型。

　　·reinterpret_cast 是特意用于底層的強制轉(zhuǎn)型，導致實現(xiàn)依賴（implementation-dependent）（就是說，不可移植）的結(jié)果，例如，將一個指針轉(zhuǎn)型為一個整數(shù)。這樣的強制轉(zhuǎn)型在底層代碼以外應該極為罕見。
　　
　　舊風格的強制轉(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別（無論是人還是像 grep 這樣的工具都是如此），這樣就簡化了在代碼中尋找類型系統(tǒng)被破壞的地方的過程。第二，更精確地指定每一個強制轉(zhuǎn)型的目的，使得編譯器診斷使用錯誤成為可能。例如，如果你試圖使用一個 const_cast 以外的新風格強制轉(zhuǎn)型來消除常量性，你的代碼將無法編譯。

==  
==  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)導航以外,還包括無映射變換,窄化變換(這種變換會導致對象切片,丟失信息),用VOID*的強制變換,隱式類型變換等...


==
==  static_cast .vs. reinterpret_cast
==

    reinterpret_cast是為了映射到一個完全不同類型的意思,這個關(guān)鍵詞在我們需要把類型映射回原有類型時用到它.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 在編譯時使用類型信息執(zhí)行轉(zhuǎn)換, 在轉(zhuǎn)換執(zhí)行必要的檢測(諸如指針越界計算, 類型檢查). 其操作數(shù)相對是安全的. 另一方面, reinterpret_cast 僅僅是重新解釋了給出的對象的比特模型而沒有進行二進制轉(zhuǎn)換, 例子如下:

    int n=9; double d=static_cast < double > (n);

    上面的例子中, 我們將一個變量從 int 轉(zhuǎn)換到 double. 這些類型的二進制表達式是不同的. 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.