C++进阶：揭密static_cast和reinterpret_cast

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 (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 (pf); //成功编译 void* pv = static_cast (pf); //成功编译, 但是 *pn2是无意义的内存（rubbish） int* pn2 = static_cast (pv); // reinterpret_cast<> //错误,编译器知道你应该调用static_cast<> //int i = reinterpret_cast (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 (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 (pX); // Compile OK, but pY2 is not CBaseX // 成功编译, 但是 pY2 不是CBaseX CBaseY* pY2 = reinterpret_cast (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 (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 (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 (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 (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 <转 hellocpp.net 作者：比卡丘>