(转)static_cast和reinterpret_cast

本文讨论static_cast<> 和 reinterpret_cast<>。

reinterpret_cast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！
static_cast和dynamic_cast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。
上面三个类a是基类，b继承a，c和ab没有关系。
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。
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;
然后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))编译时也能过，但在运行时就失败了，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。
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，如果能保证对象的实际类型，用static_cast就可以了。至于reinterpret_cast，我很喜欢，很象c语言那样的暴力转换：）

dynamic_cast:动态类型转换
static_cast:静态类型转换
reinterpret_cast:重新解释类型转换
const_cast:常量类型转换
专业的上面很多了,我说说我自己的理解吧:
synamic_cast一般用在父类和子类指针或应用的互相转化;
static_cast一般是普通数据类型(如int m=static_cast<int>(3.14));
reinterpret_cast很像c的一般类型转换操作
const_cast是把cosnt或volatile属性去掉

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介绍
大多程序员在学C++前都学过C，并且习惯于C风格（类型）转换。当写C++（程序）时，有时候我们在使用static_cast<>和reinterpret_cast<>时可能会有点模糊。在本文中，我将说明static_cast<>实际上做了什么，并且指出一些将会导致错误的情况。
泛型（Generic Types）

    float f = 12.3;
    float* pf = &f;
    // static cast<>
    // 成功编译, n = 12
    int n = static_cast<int>(f);
        

    // 错误,指向的类型是无关的（译注：即指针变量pf是float类型，现在要被转换为int类型）                

    //int* pn = static_cast<int*>(pf);
    //成功编译
    void* pv = static_cast<void*>(pf);
    //成功编译, 但是 *pn2是无意义的内存（rubbish）
    int* pn2 = static_cast<int*>(pv);
    // reinterpret_cast<>
    //错误,编译器知道你应该调用static_cast<>
    //int i = reinterpret_cast<int>(f);
    //成功编译, 但是 *pn 实际上是无意义的内存,和 *pn2一样
    int* pi = reinterpret_cast<int*>(pf);

简而言之，static_cast<> 将尝试转换，举例来说，如float-到-integer，而reinterpret_cast<>简单改变编译器的意图重新考虑那个对象作为另一类型。
指针类型（Pointer Types）
指针转换有点复杂，我们将在本文的剩余部分使用下面的类：

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;
    };

情况1：两个无关的类之间的转换

      // Convert between CBaseX* and CBaseY*
      // CBaseX* 和 CBaseY*之间的转换
      CBaseX* pX = new CBaseX();
      // Error, types pointed to are unrelated
      // 错误， 类型指向是无关的
      // CBaseY* pY1 = static_cast<CBaseY*>(pX);
      // Compile OK, but pY2 is not CBaseX
      // 成功编译, 但是 pY2 不是CBaseX
      CBaseY* pY2 = reinterpret_cast<CBaseY*>(pX);
      // System crash!!
      // 系统崩溃!!
      // pY2->bar();

正如我们在泛型例子中所认识到的，如果你尝试转换一个对象到另一个无关的类static_cast<>将失败，而reinterpret_cast<>就总是成功“欺骗”编译器：那个对象就是那个无关类。
情况2：转换到相关的类

      1. CDerived* pD = new CDerived();
      2. printf("CDerived* pD = %x/n", (int)pD);
      3. 
      4. // static_cast<> CDerived* -> CBaseY* -> CDerived*
      //成功编译，隐式static_cast<>转换
      5. CBaseY* pY1 = pD;
      6. printf("CBaseY* pY1 = %x/n", (int)pY1);
      // 成功编译, 现在 pD1 = pD
      7. CDerived* pD1 = static_cast<CDerived*>(pY1);
      8. printf("CDerived* pD1 = %x/n", (int)pD1);
      9. 
      10. // reinterpret_cast
      // 成功编译, 但是 pY2 不是 CBaseY*
      11. CBaseY* pY2 = reinterpret_cast<CBaseY*>(pD);
      12. printf("CBaseY* pY2 = %x/n", (int)pY2);
      13. 
      14. // 无关的 static_cast<>
      15. CBaseY* pY3 = new CBaseY();
      16. printf("CBaseY* pY3 = %x/n", (int)pY3);
      // 成功编译,尽管 pY3 只是一个 "新 CBaseY()"
      17. CDerived* pD3 = static_cast<CDerived*>(pY3);
      18. printf("CDerived* pD3 = %x/n", (int)pD3);      ---------------------- 输出 ---------------------------
      CDerived* pD = 392fb8
      CBaseY* pY1 = 392fbc
      CDerived* pD1 = 392fb8
      CBaseY* pY2 = 392fb8
      CBaseY* pY3 = 390ff0
      CDerived* pD3 = 390fec

      

注意：在将CDerived*用隐式 static_cast<>转换到CBaseY*（第5行）时，结果是（指向）CDerived*（的指针向后） 偏移了4（个字节）（译注：4为int类型在内存中所占字节数）。为了知道static_cast<> 实际如何，我们不得不要来看一下CDerived的内存布局。

CDerived的内存布局（Memory Layout）

如图所示，CDerived的内存布局包括两个对象，CBaseX 和 CBaseY，编译器也知道这一点。因此，当你将CDerived* 转换到 CBaseY*时，它给指针添加4个字节，同时当你将CBaseY*转换到CDerived*时，它给指针减去4。然而，甚至它即便不是一个CDerived你也可以这样做。
当然，这个问题只在如果你做了多继承时发生。在你将CDerived转换 到 CBaseX时static_cast<> 和 reinterpret_cast<>是没有区别的。
情况3：void*之间的向前和向后转换
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。

        CDerived* pD = new CDerived();
        printf("CDerived* pD = %x/n", (int)pD); 
        CBaseY* pY = pD; // 成功编译, pY = pD + 4
        printf("CBaseY* pY = %x/n", (int)pY);
        void* pV1 = pY; //成功编译, pV1 = pY
        printf("void* pV1 = %x/n", (int)pV1);
        // pD2 = pY, 但是我们预期 pD2 = pY - 4
        CDerived* pD2 = static_cast<CDerived*>(pV1);
        printf("CDerived* pD2 = %x/n", (int)pD2);
        // 系统崩溃
        // pD2->bar();        ---------------------- 输出 ---------------------------
        CDerived* pD = 392fb8
        CBaseY* pY = 392fbc
        void* pV1 = 392fbc
        CDerived* pD2 = 392fbc  

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