C++强制类型转换：static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast
文章目录
1. c强制转换与c++强制转换
2. static_cast 详解
3. dynamic_cast 详解
4. const_cast 详解
5. reinterpret_cast 详解
6. 归纳总结
1. c强制转换与c++强制转换
C语言强制类型转换主要用于基础的数据类型间的转换，语法为：
(type-id)expression //转换格式1
type-id(expression) //转换格式2
C++除了能使用C语言的强制类型转换外，还新增了四种强制类型转换：static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast，主要运用于继承关系类间的强制转换，语法为：
static_cast<new_type> (expression)
dynamic_cast<new_type> (expression)
const_cast<new_type> (expression)
reinterpret_cast<new_type> (expression)
备注：new_type为目标数据类型，expression为原始数据类型变量或者表达式。《Effective C++》中将c语言强制类型转换称为旧式转型，c++强制类型转换称为新式转型。
类继承关系图
注：从图中可以看出，派生类不仅有自己的方法和属性，同时它还包括从父类继承来的方法和属性。当我们从派生类向基类转换时，不管用传统的C语言还是C++转换方式都可以百分百转换成功。但是可怕是向下转换类型，也就是我们从基类向派生类转换，当我们采用传统的C语言和C++转换时，就会出现意想不到的情况，因为转换后派生类自己的方法和属性丢失了，一旦我们去调用派生类的方法和属性那就糟糕了，这就是对类继承关系和内存分配理解不清晰导致的。好在C++增加了 static_cast 和 dynamic_cast 运用于继承关系类间的强制转化。
对于C++类继承后，派生类的内存结构和类的大小可参见 C++类空间大小
2. static_cast 详解
static_cast相当于传统的C语言里的强制转换，该运算符把 expression 转换为 new_type 类型，用来强迫隐式转换如 non-const 对象转为 const 对象，编译时检查，用于非多态的转换，可以转换指针及其他，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：
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：
①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；
②进行下行转换（把基类指针或引用转换成派生类表示）时，由于没有
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；
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(使用cast_const来解常量性)、volatile、或者__unaligned属性
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//基本类型数据转换举例如下：
char a = 'a';
int b = static_cast<int>(a);//正确，将char型数据隐式转换成int型数据
double *c = new double;
void *d = static_cast<void*>(c);//正确，将double指针转换成void指针
int e = 10;
const int f = static_cast<const int>(e);//正确，将int型数据转换成const int型数据
const int g = 20;
int *h = static_cast<int*>(&g);//编译错误，static_cast不能转换掉g的const属性
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//类上行和下行转换：
class Base {};
class Derived : public Base {}
Base* pB = new Base();
if(Derived* pD = static_cast<Derived*>(pB)) {}//下行转换是不安全的(坚决抵制这种方法)
Derived* pD = new Derived();
if(Base* pB = static_cast<Base*>(pD)) {}//上行转换是安全的
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3. dynamic_cast 详解
转换方式：
dynamic_cast< type* >(e) //type必须是一个类类型且必须是一个有效的指针
dynamic_cast< type& >(e) //type必须是一个类类型且必须是一个左值
dynamic_cast< type&& >(e) //type必须是一个类类型且必须是一个右值
e的类型必须符合以下三个条件中的任何一个：
e的类型是目标类型type的公有派生类，向上转换；
e的类型是目标type的共有基类，向下转换，有安全性检查，较耗时；
e的类型就是目标type的类型；
如果一条dynamic_cast语句的转换目标是指针类型并且失败了，则结果为0。如果转换目标是引用类型并且失败了，则dynamic_cast运算符将抛出一个std::bad_cast异常(该异常定义在typeinfo标准库头文件中)。e也可以是一个空指针，结果是所需类型的空指针。
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（cross cast）。
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。dynamic_cast是唯一无法由旧式语法执行的动作，也是唯一可能耗费重大运行成本的转型动作。
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/*（1）指针类型
举例，Base为包含至少一个虚函数的基类，Derived是Base的共有派生类，
如果有一个指向Base的指针bp，我们可以在运行时将它转换成指向Derived的指针，
代码如下：*/
if(Derived *dp = dynamic_cast<Derived *>(bp)) {
//使用dp指向的Derived对象
} else {
//使用bp指向的Base对象
}
/*值得注意的是，在上述代码中，if语句中定义了dp，这样做的好处是可以在一
个操作中同时完成类型转换和条件检查两项任务。*/
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/*（2）引用类型
因为不存在所谓空引用，所以引用类型的dynamic_cast转换与指针类型不同，
在引用转换失败时，会抛出std::bad_cast异常，该异常定义在头文件typeinfo中。*/
void f(const Base &b) {
try {
const Derived &d = dynamic_cast<const Base &>(b);
//使用b引用的Derived对象
} catch(std::bad_cast) {
//处理类型转换失败的情况
}
}
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4. const_cast 详解
const_cast，用于修改类型的 const(唯一有此能力的C++ style转型操作符) 或 volatile 属性
除了 const 或 volatile 修饰之外， new_type 和 expression 的类型是一样的。
常量指针被转化成非常量的指针，并且仍然指向原来的对象；
常量引用被转换成非常量的引用，并且仍然指向原来的对象；
const_cast 一般用于修改底指针。如 const char *p形式；
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//转换举例如下：
const int g = 20;
int *h = const_cast<int*>(&g);//去掉const常量const属性
const int g = 20;
int &h = const_cast<int &>(g);//去掉const引用const属性
const char *g = "hello";
char *h = const_cast<char *>(g);//去掉const指针const属性
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5. reinterpret_cast 详解
new_type 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，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）。
reinterpret_cast 意图执行低级转型，实际动作（及结果）可能取决于编辑器，这也就表示它不可移植。
举一个错误使用reintepret_cast例子，将整数类型转换成函数指针后，vc++在执行过程中会报"…中的 0xxxxxxxxx 处有未经处理的异常: 0xC0000005: Access violation"错误：
#include <iostream>
using namespace std;
int output(int p){
cout << p <<endl; return 0;
}
typedef int (*test_func)(int );//定义函数指针test_func
int main(){
int p = 10;
test_func fun1 = output;
fun1(p);//正确
test_func fun2 = reinterpret_cast<test_func>(&p);
fun2(p);//...处有未经处理的异常: 0xC0000005: Access violation
return 0;
}
IBM的C++指南、C++之父Bjarne Stroustrup的FAQ网页和MSDN的Visual C++也都指出：错误的使用reinterpret_cast很容易导致程序的不安全，只有将转换后的类型值转换回到其原始类型，这样才是正确使用reinterpret_cast方式。
MSDN中也提到了，实际中可将reinterpret_cast应用到哈希函数中，如下（64位系统中需将unsigned int修改为unsigned long）：
// expre_reinterpret_cast_Operator.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
// Returns a hash code based on an address
unsigned short Hash( void *p ) {
unsigned int val = reinterpret_cast<unsigned int>( p );
return ( unsigned short )( val ^ (val >> 16));
}
using namespace std;
int main() {
int a[20];
for ( int i = 0; i < 20; i++ )
cout << Hash( a + i ) << endl;
}
另外，static_cast和reinterpret_cast的区别主要在于多重继承，比如:
class A {
public:
int m_a;
};
class B {
public:
int m_b;
};
class C : public A, public B {};
//那么对于以下代码：
int main() {
C c;
printf("%p, %p, %p", &c, reinterpret_cast<B*>(&c), static_cast<B*>(&c));
}
前两个的输出值是相同的，最后一个则会在原基础上偏移4个字节，这是因为static_cast计算了父子类指针转换的偏移量，并将之转换到正确的地址（c里面有m_a,m_b，转换为B*指针后指到m_b处），而reinterpret_cast却不会做这一层转换。因此, 你需要谨慎使用 reinterpret_cast。
6. 归纳总结
const_cast 通常被用来将对象的常量性转除(cast away the constness)。它也是唯一有此能力的c+±style转型操作符；
dynamic_cast 主要用来执行"安全向下转型（safe downcasting, 从基类转为派生类）"，也就是用来决定某对象是否归属继承体系中的某个类型。其是唯一无法由旧式语法执行的动作，也是唯一可能耗费重大运行成本的转型动作；
reinterpret_cast 意图执行低级转型，实际动作（及结果）可能取决于编译器，这也就表示它不可移植；
static_cast 用来强迫隐式转换(implicit conversions)，如将non-const转为const对象，但无法将const转换为non-const的；
新式转换较旧式转换更受欢迎。原因有二，一是新式转型较易辨别，能简化“找出类型系统在哪个地方被破坏”的过程；二是各转型动作的目标愈窄化，编译器愈能诊断出错误的运用;
尽量少使用转型操作，尤其是dynamic_cast，耗时较高，会导致性能的下降，尽量使用其他方法替代；
dynamic_cast支持从子类到父类的转化,转换不成功的话会把想要赋值的指针置为null,应该说更安全. static_cast是既支持从父类到子类的指针转换, 这在正常情况下是不允许的, 同样也支持子类到父类. 所以综合来说的话,想要从子类指针转化为父类指针,使用dynamic_cast会更安全, 如果想要从父类指针转化为子类指针的话,最好使用static_cast完成；
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原文链接：https://blog.csdn.net/yueguangmuyu/article/details/114652055
