总结C++中的所有强制转换函数(const_cast，reinterpret_cast，static_cast，dynamic_cast)

[闪破风浪]

总结C++中的所有强制转换函数(const_cast，reinterpret_cast，static_cast，dynamic_cast)

C 风格（C-style）强制转型如下：

(T) expression // cast expression to be of type T

函数风格（Function-style）强制转型使用这样的语法：

T(expression) // cast expression to be of type T

这两种形式之间没有本质上的不同，它纯粹就是一个把括号放在哪的问题。我把这两种形式称为旧风格（old-style）的强制转型。

使用标准C++的类型转换符：static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast。

3.1 static_cast
用法：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。


3.2 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、类的引用或者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。


3.3 reinpreter_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，
在把该整数转换成原类型的指针，还可以得到原先的指针值）。

该运算符的用法比较多。

3.4 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。
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。

Voiatile和const类试。举如下一例：
class B{
public:
int m_iNum;
}
void foo(){
const B b1;
b1.m_iNum = 100; //comile error
B b2 = const_cast<B>(b1);
b2. m_iNum = 200; //fine
}
上面的代码编译时会报错，因为b1是一个常量对象，不能对它进行改变；
使用const_cast把它转换成一个常量对象，就可以对它的数据成员任意改变。注意：b1和b2是两个不同的对象。

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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可用于继承体系中的向下转型，即将基类指针转换为派生类指针，比static_cast更严格更安全。dynamic_cast在执行效率上比static_cast要差一些，但static_cast在更宽上范围内可以完成映射，这种不加限制的映射伴随着不安全性。static_cast覆盖的变换类型除类层次的静态导航以外，还包括无映射变换、窄化变换(这种变换会导致对象切片,丢失信息)、用VOID*的强制变换、隐式类型变换等...


== ===========================================
== static_cast .vs. reinterpret_cast
== ================================================

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。我们映射到的类型仅仅是为了故弄玄虚和其他目的，这是所有映射中最危险的。(这句话是C++编程思想中的原话)

static_cast 和 reinterpret_cast 操作符修改了操作数类型。它们不是互逆的； static_cast 在编译时使用类型信息执行转换，在转换执行必要的检测(诸如指针越界计算, 类型检查). 其操作数相对是安全的。另一方面；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， 例子如下：

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

上面的例子中, 我们将一个变量从 int 转换到 double。 这些类型的二进制表达式是不同的。 要将整数 9 转换到 双精度整数 9，static_cast 需要正确地为双精度整数 d 补足比特位。其结果为 9.0。而reinterpret_cast 的行为却不同:

int n=9;

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

这次, 结果有所不同. 在进行计算以后, d 包含无用值. 这是因为 reinterpret_cast 仅仅是复制 n 的比特位到 d, 没有进行必要的分析.

因此, 你需要谨慎使用 reinterpret_cast.
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# 标准c++中主要有四种强制转换类型运算符：
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# const_cast，reinterpret_cast，static_cast，dynamic_cast等等。
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# 1）static_cast<T*>(a)
#
# 将地址a转换成类型T，T和a必须是指针、引用、算术类型或枚举类型。
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# 表达式static_cast<T*>(a), a的值转换为模板中指定的类型T。在运行时转换过程中，不进行类型检查来确保转换的安全性。
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# 例子：
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# class B { ... };
#
# class D : public B { ... };
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# void f(B* pb, D* pd)
#
# {
#
# D* pd2 = static_cast<D*>(pb); // 不安全, pb可能只是B的指针
#
#
#
#
# B* pb2 = static_cast<B*>(pd); // 安全的
#
# ...
#
# }
#
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# 2）dynamic_cast<T*>(a)
#
# 完成类层次结构中的提升。T必须是一个指针、引用或无类型的指针。a必须是决定一个指针或引用的表达式。
#
# 表达式dynamic_cast<T*>(a) 将a值转换为类型为T的对象指针。如果类型T不是a的某个基类型，该操作将返回一个空指针。
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# 例子：
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# class A { ... };
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# class B { ... };
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# void f()
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# {
#
# A* pa = new A;
#
# B* pb = new B;
#
# void* pv = dynamic_cast<A*>(pa);
#
# // pv 现在指向了一个类型为A的对象
#
# ...
#
# pv = dynamic_cast<B*>(pb);
#
# // pv 现在指向了一个类型为B的对象
#
# }
#
#
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# 3）const_cast<T*>(a)
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# 去掉类型中的常量，除了const或不稳定的变址数，T和a必须是相同的类型。
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# 表达式const_cast<T*>(a)被用于从一个类中去除以下这些属性：const, volatile, 和 __unaligned。
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# 例子：
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# class A { ... };
#
# void f()
#
# {
#
# const A *pa = new A;//const对象
#
# A *pb;//非const对象
#
#
#
#
# //pb = pa; // 这里将出错，不能将const对象指针赋值给非const对象
#
# pb = const_cast<A*>(pa); // 现在OK了
#
# ...
#
# }
#

# 4）reinterpret_cast<T*>(a)
#
# 任何指针都可以转换成其它类型的指针，T必须是一个指针、引用、算术类型、指向函数的指针或指向一个类成员的指针。
#
# 表达式reinterpret_cast<T*>(a)能够用于诸如char* 到 int*，或者One_class* 到 Unrelated_class*等类似这样的转换，因此可能是不安全的。
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# 例子：
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# class A { ... };
#
# class B { ... };
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# void f()
#
# {
#
# A* pa = new A;
#
# void* pv = reinterpret_cast<A*>(pa);
#
# // pv 现在指向了一个类型为B的对象，这可能是不安全的
#
# ...
#
# }

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