内容简介

本文对四种标准C++类型转换符： static_cast, dynamic_cast, reinterpret_cast, const_cast 进行介绍，通过本文应当能够理解这四个类型转换操作符的含义。

四种标准C++的类型转换符：

• dynamic_cast: 动态类型转换，一般用在父类和子类指针或应用的互相转化;
• static_cast: 静态类型转换，一般是普通数据类型转换(如 int m=static_cast(3.14)); ）
• reinterpret_cast: 重新解释类型转换，很像C的一般类型转换操作;
• const_cast: 常量类型转换，是把 const 或 volatile 属性去掉。

下面将依次对它们进行相对详细地介绍。

static_cast

支持子类指针到父类指针的转换，并根据实际情况调整指针的值，反过来也支持，但会给出编译警告，它作用最类似C风格的“强制转换”，一般来说可认为它是安全的。

用法： static_cast < type-id > ( expression )

功能

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。

描述

主要如下几种用法：

• 用于类层次结构中基类（父类）和派生类（子类）之间指针或引用的转换

  • 进行上行转换（把派生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派生类表示时，由于没动态类型检查，所以是不安全的)。

• 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。

• 把空指针转换成目标类型的空指针

• 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。

举例

这里，关于 static_cast 的使用举例，通过与 reinterpret_cast 的例子进行对比，容易理解，所以参见后面 reinterpret_cast 的使用举例部分中对 static_cast 的使用方法。

dynamic_cast

用法： dynamic_cast < type-id > ( expression )

功能

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 * 。

描述

• 支持子类指针到父类指针的转换，并根据实际情况调整指针的值。

  这个和 static_cast 不同，反过来它就不支持了（即不允许使用这个操作符号将父类强制转换到子类），会导致编译错误，所以这种转换是最安全的转换。

  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。

注： 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。

举例

在类层次间进行转换

代码如下：

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);
}

这里，使用 dynamic_cast 进行转换，如果出现了把指向父类对象的指针转换成了子类的指针的时候，就会返回空值。

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。(大多数面向对象编程中，经常会在代码中出现父类型的指针指向子类对象，然后在合适的时候转换为子类对象类型，直接代码中看不出指针所知对象究竟是父类还是子类，通过这个 dynamic_cast 可以检查类型，达到安全性)。

另外要注意：如果使用 dynamic_cast, B （父类）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。

类之间的交叉转换

代码如下：

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???实践好象没有编译错误
   D *pd2 = dynamic_cast<D *>(pb); //pd2 is NULL
   delete pb;
}

这里，可见，如果出现了交叉转换的情况那么 dynamic_cast 将会返回空值。

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(实践中并没有报错)；而使用 dynamic_cast 的转换则是允许的，结果是空指针。 保险应当使用 dynamic_cast 。

reinterpret_cast

用法： reinterpret_cast<type-id> (expression)

功能

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，再把该整数转换成原类型的指针，还可以得到原先的指针值）。 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。

描述

reinterpret_cast 是C++里的强制类型转换符，支持任何转换，但仅仅是如它的名字所描述的“重解释”而已。也就是说：操作符修改了操作数类型,但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：

int *n= new int;
double *d=reinterpret_cast<double*> (n);

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。

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(C++编程思想中的原话)。将 static_cast 和 reinterpret_cast 对比一下进行解释，比较容易理解： static_cast 操作符修改了操作数类型，但是 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：

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,所以将整数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);

这里, 和 static_cast 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, 需要谨慎使用 reinterpret_cast 。

举例

这个例子，将 static_cast 和 reinterpret_cast 对比进行测试，具体的输出参见其中的注释。

 1 #include <iostream>
 2 using std::cout;
 3 using std::endl;
 4 class CBaseX
 5 {
 6     public:
 7         int x;
 8         CBaseX() { x = 10; }
 9         void foo() { printf("CBaseX::foo() x=%d/n", x); }
10 };
11 class CBaseY
12 {
13     public:
14         int y;
15         int* py;
16         CBaseY() { y = 20; py = &y; }
17         void bar() { printf("CBaseY::bar() y=%d, *py=%d/n", y, *py);}
18 };
19 class CDerived : public CBaseX, public CBaseY
20 {
21     public:
22         int z;
23 };
24
25 int main(int argc, char *argv[])
26 {
27     float f = 12.3;
28     float* pf = &f;
29
30     //基本类型的转换
31     cout<<"=================Basic Cast================="<<endl;
32     //======static cast<>的使用:
33     int n = static_cast<int>(f); //成功编译
34     cout<<"n is :"<<n<<endl;//n = 12
35     //int* pn = static_cast<int*>(pf);//编译错误，指向的类型是无关的,不能将指针指向无关的类型
36     void* pv = static_cast<void*>(pf);//编译成功
37     int* pn2 = static_cast<int*>(pv);//成功编译, 但是 *pn2是无意义的内存（rubbish）
38     cout<<"pf is:"<<pf<<",pv is:"<<pv<<",pn2 is:"<<pn2<<endl;//三者值一样
39     cout<<"*pf is:"<<*pf<<",*pn2 is:"<<*pn2<<endl;//pf=12.3,pn2是无用值，注意无法使用"*pv"因为编译错。
40
41     //======reinterpret_cast<>的使用:
42     //int i = reinterpret_cast<int>(f);//编译错误，类型‘float’到类型‘int’的转换无效.
43     //成功编译, 但是 *pn 实际上是无意义的内存,和 *pn2一样
44     int* pi = reinterpret_cast<int*>(pf);
45     cout<<"pf is:"<<pf<<",pi is:"<<pi<<endl;//值一样
46     cout<<"*pf is:"<<*pf<<",*pi is:"<<*pi<<endl;//pi是无用值，和pn2一样。
47
48
49     //对象类型的转换
50     cout<<"=================Class Cast================="<<endl;
51     CBaseX cx;
52     CBaseY cy;
53     CDerived cd;
54
55     CDerived* pD = &cd;
56     CBaseX *pX = &cx;
57     CBaseY *pY = &cy;
58     cout<<"CDerived* pD = "<<pD<<endl;
59
60     //======static_cast<>的使用:
61     CBaseY* pY1 = pD;  //隐式static_cast转换
62     //不一样是因为多继承，pD还要前移动以便也指向CBaseX.
63     cout<<"CDerived* pD = "<<pD<<",CBaseY* pY1 = "<<pY1<<endl;//pY1=pD+4!!!!!!
64
65     //CDerived* pD1 = pY1;//编译错误,类型 ‘CBaseY*’ 到类型 ‘CDerived*’ 的转换无效
66     CDerived* pD1 = static_cast<CDerived*>(pY1);//成功编译
67     cout<<"CDerived* pD1 = "<<pD1<<endl;//现在 pD1 = pD
68
69     //pX = static_cast<CBaseX*>(pY);//编译错误，从类型 ‘CBaseY*’ 到类型 ‘CBaseX*’ 中的 static_cast 无效。
70     pD1 = static_cast<CDerived*>(pY);//竟然可以编译通过!!!!!!
71     cout<<"CDerived* pD1 = "<<pD1<<",CBaseY *pY = "<<pY<<endl;//现在 pD1 = pY-4
72     //======reinterpret_cast<>的使用:
73     CBaseY* pY2 = reinterpret_cast<CBaseY*>(pD);// 成功编译, 但是 pY2 不是 CBaseY*
74     cout<<"CDerived* pD = "<<pD<<",CBaseY* pY2 = "<<pY2<<endl;//pY2=pD!!!!!!
75
76     //======通过void的转换注意：
77     CBaseY* ppY = pD;
78     cout<<"CDerived* pD = "<<pD<<",CBaseY* ppY = "<<ppY<<endl;//ppY = pD + 4
79
80     void* ppV1 = ppY; //成功编译
81     cout<<"CBaseY* ppY = "<<ppY<<",void* ppV1 = "<<ppV1<<endl;//ppV1 = ppY
82
83     //CDerived* ppD2 = ppV1;//编译错误,类型‘void*’ 到类型 ‘CDerived*’的转换无效
84     CDerived* ppD2 = static_cast<CDerived*>(ppV1);
85     cout<<"CDerived* ppD2 = "<<ppD2<<endl;//ppD2 = ppY, 但是我们预期 ppD2 = ppY - 4 = pD
86     //ppD2->bar();//系统崩溃,段错误
87     return 0;
88 }

这里，需要注意的地方是:

• 第63行中基类指针 pY1 被赋予子类指针 pD 后， pY1=pD+4 而不是 pD ，因为 pD 是多继承， pD 还要前移动以便也指向 CBaseX .

  内存布局大致如下：

  +CDerived------------------+ 
  |   +CBase X--------+      |\ 
  |   |  int x        |      | 4 bytes 
  |   +---------------+      |/ 
  |                          | 
  |   +CBase Y--------+      | 
  |   |  int y,*py    |      | 
  |   +---------------+      | 
  +--------------------------+
  

• 第69行和70行的可以将父类指针用 static_cast 强制转换成子类指针，但是两个无关的类的指针之间却不能转换。

• 第74行中使用 reinterpret_cast 将子类指针强制转换赋给父类指针后，却没有像 static_cast 那样将父类指针位置调整以指向正确的对象位置，这样导致虽然两者值是一样的，但是父指针所指向的内容却不是父对象了。

• 第76行之后使用 void 将子类转换成父类再转回子类，却无法使用了。

  因为任何指针可以被转换到 void* ，而 void* 可以被向后转换到任何指针（对于 static_cast<> 和 reinterpret_cast<> 转换都可以这样做），如果没有小心处理的话错误可能发生。一旦我们已经转换指针为 void* ，我们就不能轻易将其转换回原类（因为原类的信息在代码中看不到了），所以使用 void 转换的时候一定要小心。在上面的例子中，从一个 void* 返回 CDerived* 的唯一方法是将其转换为 CBaseY* 然后再转换为 CDerived* 。但是如果我们不能确定它是 CBaseY* 还是 CDerived* ，这时我们不得不用 dynamic_cast<> 或 typeid[2] ( dynamic_cast<> 需要类成为多态，即包括“虚”函数，并因此而不能成为 void* )。

[其它]

dynamic_cast<> ，从另一方面来说，可以防止一个泛型 CBaseY* 被转换到 CDerived* 。

const_cast

用法： const_cast<type_id> (expression)

功能

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。

描述

const_cast 剥离一个对象的 const 属性，允许对常量进行修改。

• 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 类似。参见后面的例子可以了解更多信息。

举例

给出的源代码如下：

 1 #include <iostream>
 2 using std::cout;
 3 using std::endl;
 4
 5 class CTest
 6 {
 7     public:
 8         CTest(int i){m_val = i;cout<<"construction"<<m_val<<endl;}
 9         ~CTest(){cout<<"destructionn"<<endl;}
10         void SelfAdd(){m_val++;};
11         int m_val;
12 };
13
14 int main(int argc, char *argv[])
15 {
16     const int ic = 100;
17     //int cc = const_cast<int>(ic);//编译错误
18     int cc = const_cast<int&>(ic);
19     cout<<cc<<endl;//输出100
20     //const_cast<int &>(&ic)=200;//编译错误，从类型 ‘const int*’ 到类型 ‘int&’ 中的 const_cast 无效
21     const_cast<int &>(ic)=200;
22     cout<<ic<<endl;//输出100
23     cout<<*(&ic)<<endl;//输出100
24     //int *pc = &ic;//编译错误，从类型 ‘const int*’ 到类型 ‘int*’ 的转换无效
25     const int *pc=&ic;
26     //const_cast<int &>(pc)=200;//编译错误，从类型 ‘const int**’ 到类型 ‘int*’ 中的 const_cast 无效
27     const_cast<int &>(ic)=200;
28     //printf("%d,%d/n", ic, *pc);
29     cout<<ic<<','<<*pc<<endl;//100,200
30     //int *ppc = const_cast<int*>(ic);//编译错误
31     int *ppc = const_cast<int*>(&ic);
32     *ppc = 300;
33     cout<<ic<<','<<*ppc<<endl;//100,300
34
35     const CTest test(1000);
36     CTest test2(1050);
37     //test = test2;//编译错误，无法给常量赋值
38     const_cast<CTest &>(test)= test2;
39     cout<<test.m_val<<endl;//输出1050
40 }

这里，结果输出参见每行代码相应的注释。根据结果可知：

• 凡是对结构体或类进行这个转换，都是成功的。
• 对 char, short 等基本类型的转换，通过直接打印变量显示其值都是不成功的，但是通过指针却能显示出修改之后的值。

通过对代码进行反汇编，可知，虽然本身我们没使用优化，但系统还是对 ic 这个 const 进行了预编译般的替换，将它替换成 64h （十六进制的64就是十进制的100），这肯定不是一般用户想要的结果，如果它不是一个C++的规范，应该算是个C++的bug吧。

其他

注意下面一些问题。

操作对象

const_cast 操作的对象必须是 pointer, reference, nor a pointer-to-data-member type，如下代码是错误的：

const int a = 5;
int aa = const_cast<int>(a);

而使用引用的方式,如下却是正确的：

const int a = 5;
int aa = const_cast<int&>(a);

(2)可能的误解

可能上面的描述误解的地方，根据参考资料中的一个评论，说： const_cast 只能修改变量的常引用的 const 属性，和变量的常指针的 const 属性，还有对象的 const 属性。要想改变常量本身的值是不可能的，也就是说，你改变的是引用的 const 属性，而不是常量本身的 const 属性。估计 const int ic = 100; 定义的时候就已经将这个基础类型对象放入常量符号表里面了，永远不会改变它的值。

五、其它

做为一个对前面所说的四种类型转换操作符的补充，对它们之间的区别大致进行说明一下，如下。

static_cast 和 dynamic_cast 的对比

• static_cast 在编译期间发现错误。

  对于基本类型，它不允许将一种类型的指针指向另一种类型。所以如下代码是错误的：

  float f = 12.3;
  float* pf = &f;
  int* pn = static_cast<int*>(pf);//编译错误，指向的类型是无关的,不能将指针指向无关的类型
  

  对于复合类型（例如类、结构、联合)它允许转换子对象地址赋值给父指针，也允许转换父对象地址赋值给子指针，但是不允许两个无关的类之间的转换，所以如下是错误的：

  CBaseX *pX = &cx;
  CBaseY *pY = &cy;
  pX = static_cast<CBaseX*>(pY);//编译错误，从类型 ‘CBaseY*’ 到类型 ‘CBaseX*’ 中的 static_cast 无效。
  

• dynamic_cast 在运行期间发生错误，它只允许它允许转换子对象地址赋值给父指针，其它情况都返回空。

  例如:

  B *pb = new B;
  D *pd = dynamic_cast<D *>(pb); //pd is NULL
  delete pb;
  

static_cast, dynamic_cast, 和 reinterpret_cast 之间的对比

转换的内容

static_cast 和 dynamic_cast 可转换指针之间或实例之间

就是说，这两个操作符可以执行指针到指针的转换，或实例本身到实例本身的转换，但不能在实例和指针之间转换。

static_cast 只能提供编译时的类型安全，而 dynamic_cast 可以提供运行时类型安全。

举个例子：

class a；class b:a；class c;

上面个类 a 是基类， b 继承 a ， c 和 a , b 没有关系。假设有一个函数 void function(a&a); 现在有一个对象是 b 的实例 b ，一个 c 的实例 c 。 function(static_cast<a&>(b) 可以通过而 function(static<a&>(c)) 不能通过编译，因为在编译的时候编译器已经知道 c 和 a 的类型不符，因此 static_cast 可以保证安全。

reinterpret_cast 可任意转换32bit的指针、实例

就是说，它可以转换任意一个32bit整数，包括所有的指针和整数。可以把任何整数转成指针，也可以把任何指针转成整数，以及把指针转化为任意类型的指针，威力最为强大！但不能将非32bit的实例转成指针。总之，只要是32bit的东东，怎么转都行！

对于刚刚说的例子，下面我们骗一下编译器，先把 c 转成类型 a 。

b& ref_b = reinterpret_cast<b&>c;

这样，

• function(static_cast<a&>(ref_b)) 就通过了！因为从编译器的角度来看，在编译时并不能知道 ref_b 实际上是 c ！
• 而 function(dynamic_cast<a&>(ref_b)) 编译时能过，在运行时却失败了，因为 dynamic_cast 在运行时检查了 ref_b 的实际类型，这样怎么也骗不过去了。

检测转换的时机

在不同时机对转换进行转换，其安全性级别也不同，一般而言，这几个运算符，若运行时检测安全性最高，编译时次之，而不检测最危险。

• 运行时：在应用多态编程时，当我们无法确定传过来的对象的实际类型时使用 dynamic_cast ，
• 编译时：如果能保证对象的实际类型，用 static_cast 就可以了，
• 不检测：至于 reinterpret_cast 很象c语言那样的暴力转换。

总之， dynamic_cast 运行检测, static_cast 编译检测, reinterpret_cast 不检测

以上是从网上搜集的，以及根据自己的理解对C++中四种操作符号的总结，如有不准确的地方，感谢读者的告知。另外文件的图示内容由于格式转换所以不太准确，可以存成文本格式的。^_

参考资料

http://zhidao.baidu.com/question/81318972.html

http://blog.csdn.net/guogangj/article/details/1545119

http://zhidao.baidu.com/question/212970514.html

http://blog.csdn.net/deyili/article/details/5354242