static_cast、dynamic_cast reinterpret_cast和const_cast

关于强制类型转换的问题，很多书都讨论过，写的最详细的是C++ 之父的《C++ 的设计和演化》。最好的解决方法就是不要使用C风格的强制类型转换，而是使用标准C++的类型转换符：static_cast, dynamic_cast等。标准C++中有四个类型转换符：static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast。下面对它们一一进行介绍。

static_cast

用法：static_cast < type-id > ( expression_r_r )

该运算符把expression_r_r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。（编译时进行转换）

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_r_r的const、volitale、或者__unaligned属性。

dynamic_cast

用法：dynamic_cast < type-id > ( expression_r_r )

该运算符把expression_r_r转换成type-id类型的对象。Type-id必须是类的指针、类的引用或者void *；如果type-id是类指针类型，那么expression_r_r也必须是一个指针，如果type-id是一个引用，那么expression_r_r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。（运行时进行转换）

1，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

{

private:

int m_i32Num;

public:

B() {}

virtual ~B() {}

void foo() { cout << m_i32Num << endl; }

};

class D : public B

{

private:

char m_szName[24];

public:

D() {}

virtual ~D() {}

void bar() { cout << m_szName << endl; }

};

void func(B* poB)

{

D* poD1 = static_cast<D*>(poB);

D *poD2 = dynamic_cast<D*>(poB);

poD1->foo();

poD1->bar();

poD2->foo();

poD2->bar();

}

在上面的代码段中，如果poB指向一个D类型的对象，则poD1和poD2是一样的，且都指向这个D类型的对象，对这两个指针执行D类型的任何操作都是安全的；反之，如果poB指向的是一个B类型（父类）的对象，那么poD1将是一个指向该对象的指针，但是对它进行D类型的操作将是不安全的，而poD2将是一个空指针（因为在类型转换的时候进行了检查）。注意：对dynamic_cast而言，要求类B至少有一个虚函数，否则编译报错，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中，只有定义了虚函数的类才有虚函数表；static_cast则没有这个要求。

2，dynamic_cast还支持交叉转换（cross cast），如下代码所示。

class A

{

public:

int m_i32Num;

virtual void foo() {}

};

class B : public A

{

};

class D : public A

{

};

void func()

{

B* poB = new B;

poB->m_i32Num = 100;

D* poD1 = static_cast<D*>(poB); // B和D不具有继承关系，编译报错

D* poD2 = dynamic_cast<D*>(poB); // poD2为NULL，因为进行了类型检查

delete poB;

}

在函数func中，使用static_cast进行转换是不允许的，编译报错；而使用 dynamic_cast的转换则是允许的，结果是空指针。

reinpreter_cast

用法：reinpreter_cast<type-id> (expression_r_r)

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。

int n = 9;

int* pn = &n;

double *pd = reinterpret_cast<double*>(pn); // *pd --> -9.2559592117432096e+061

reinterpret_cast是为了映射到一个完全不同类型的意思，这个关键词在我们需要把类型映射回原有类型时用到它。reinterpret_cast 仅仅是重新解释了给出的对象的比特模型而没有进行二进制转换，例如要将整数9转换到双精度整数9（int和double的二进制解释是不同的），比较下面的两种转换：

int n = 9;

double d1 = static_cast <double>(n);

double d2 = reinterpret_cast<double&>(n);

static_cast 会正确地为双精度整数d1补足比特位，即进行了二进制的转换，其结果为9.0。而interpret_cast 的行为却不同，在转换后d2为无用值，这是因为reinterpret_cast仅仅是复制 n 的比特位到d，没有进行必要的类型分析和转换。

再看下面的分析：

char ch = 'a';

char* psz = &ch;

int i32_1 = 97;

psz = reinterpret_cast<char*>(&i32_1); // psz被赋为i32_1的地址，即&i32_1值

double f64_1 = reinterpret_cast<double&>(i32_1); // 左长(8B)右短(4B)时, f64_1的值由i32_1所在地址往后取够8B得到, 即后4B是错误的。由于不是只取前4B再补齐，所以f64_1是乱值

double f64_2 = 4.5;

int i32_2 = reinterpret_cast<int&>(f64_2); // 左短右长时, 只取f64_2值的前4B赋给i32_2，所以i32_2也是乱值

const_cast

用法：const_cast<type_id> (expression_r_r)

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_r_r的类型是一样的。

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。（即把const的转成非const的，转换后得到一个新的“对象”）。例如：

class B

{

public:

int m_i32Num;

B() {}

virtual ~B() {}

};

void func()

{

const B oB1;

oB1.m_i32Num = 100; // 修改常量，编译报错

B oB2 = const_cast<B&>(oB1);

oB2.m_i32Num = 200;

}

上面的代码编译时会报错，因为oB1是一个常量对象，不能对它进行改变；使用const_cast把它转换成一个非常量对象，就可以对它的数据成员进行修改了。注意：oB1和oB2是两个不同的对象。

最容易理解的解释：

dynamic_cast: 通常在基类和派生类之间转换时使用，代价高，少用

const_cast: 主要针对const和volatile的转换，去掉const属性

static_cast: 一般的转换，可用于普通类型之间的转换

reinterpret_cast: 用于进行没有任何关联之间的转换，比如一个字符指针转换为一个整形数，危险，少用