static_case vs reintepret_cast

本文深入探讨C++中的static_cast和reinterpret_cast两种类型转换运算符的用法、区别以及注意事项,包括类层次结构中的指针或引用转换、基本数据类型之间的转换、空指针转换和任何类型表达式转换为void类型。同时,通过对比两种运算符在安全性、转换方式和使用场景上的差异,帮助开发者更准确地理解和应用这两种转换机制。

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。

  C++中static_cast和reinterpret_cast的区别

  C++primer第五章里写了编译器隐式执行任何类型转换都可由static_cast显示完成;reinterpret_cast通常为操作数的位模式提供较低层的重新解释

  1、C++中的static_cast执行非多态的转换,用于代替C中通常的转换操作。因此,被做为隐式类型转换使用。比如:

  int i;

  float f = 166.7f;

  i = static_cast<int>(f);

  此时结果,i的值为166。

  2、C++中的reinterpret_cast主要是将数据从一种类型的转换为另一种类型。所谓“通常为操作数的位模式提供较低层的重新解释”也就是说将数据以二进制存在形式的重新解释。比如:

  int i;

  char *p = "This is a example.";

  i = reinterpret_cast<int>(p);

  此时结果,i与p的值是完全相同的。reinterpret_cast的作用是说将指针p的值以二进制(位模式)的方式被解释为整型,并赋给i,一个明显的现象是在转换前后没有数位损失。

reinterpret_cast 
  
  reinterpret_cast是C++里的强制类型转换符。

  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。

  因此, 需要谨慎使用 reinterpret_cast.

  并且:reinterpret_cast 只能在指针之间转换。


static_cast  与 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.

### 3.1 `static_cast` 与 `dynamic_cast` 的基本区别 `static_cast` 是一种在编译时进行类型转换的静态类型转换运算符,它不会进行运行时类型检测,适用于基本数据类型之间的转换,如整数和浮点数之间的转换,也适用于具有继承关系的指针或引用之间的转换,但不进行动态类型检查,因此在多态类型转换中可能不安全 [^2]。 `dynamic_cast` 则是一种在运行时进行类型检查的动态类型转换运算符,主要用于多态类型之间的转换,特别是向下转型(从基类指针或引用转换为派生类指针或引用),它依赖于运行时类型信息(RTTI),确保转换的安全性 [^1]。 ### 3.2 `static_cast` 的使用场景 `static_cast` 适用于编译时可以确定的类型转换。例如,基本数据类型之间的转换,如 `int` 转换为 `double`,或者从派生类指针转换为基类指针(向上转型): ```cpp double d = 3.14; int i = static_cast<int>(d); // 将 double 类型转换为 int 类型 std::cout << "i: " << i << std::endl; int j = 5; double e = static_cast<double>(j); // 将 int 类型转换为 double 类型 std::cout << "e: " << e << std::endl; ``` 上述代码展示了 `static_cast` 在基本数据类型之间进行转换的能力 [^2]。 ### 3.3 `dynamic_cast` 的使用场景 `dynamic_cast` 主要用于需要运行时类型检查的多态类型转换。例如,从基类指针转换为派生类指针(向下转型),此时 `dynamic_cast` 会检查指针所指向的对象是否确实为派生类对象,以确保转换的安全性: ```cpp class Base { public: virtual ~Base() {} }; class Derived : public Base { public: void specificMethod() {} }; Base* basePtr = new Derived; Derived* derivedPtr = dynamic_cast<Derived*>(basePtr); if (derivedPtr) { derivedPtr->specificMethod(); } ``` 此方式确保只有当 `basePtr` 实际指向 `Derived` 类型的对象时,转换才会成功,否则返回空指针,从而避免非法访问 [^3]。 ### 3.4 `static_cast` 与 `dynamic_cast` 在继承关系中的对比 在继承关系中,`static_cast` 可以用于向上转型(子类→父类),这是安全的,但不推荐使用 `static_cast` 进行向下转型(父类→子类),因为这可能导致不安全的转换。而 `dynamic_cast` 在进行向下转型时,会自动进行运行时类型检查,确保转换的安全性 [^3]。 ### 3.5 性能与开销 由于 `static_cast` 是在编译时进行转换,因此它的性能开销较小。而 `dynamic_cast` 需要在运行时进行类型检查,因此它的性能开销较大,特别是在频繁进行类型转换的情况下 [^3]。 ###
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