C++中的4种cast学习(dynamic_cast, static_cast, reinterpret_cast, const_cast)

原创已于 2022-10-24 11:33:00 修改 · 815 阅读

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于 2017-11-01 02:42:39 首次发布

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本文详细介绍了C++中dynamic_cast、static_cast和reinterpret_cast的区别及应用场景，并通过实例演示了如何正确使用这些类型转换操作符。

dynamic_cast 通常用于在run-time的时候把指向基类的指针/引用转换成指向子类的指针/引用(向下转型!)，基类和子类通常都有虚函数。
一个例子：

	Base *ptr = new Base();
    Child * ptr2 = dynamic_cast<Child*>(ptr);
    if(!ptr2)
        cout<<error;

注意这里跟带虚函数的类的object的指针向上转型(动态绑定）不同，后者是安全的，因为子类的object的size要大于基类的object的size。但反过来就不一定安全了。编译器也不知道这个转换会不会成功。所以要进行run-time check。如果可以就转换，否则返回0(对指针)或返回一个bad_cast(对引用)。所以我们还需要一个ptr2来检查转换是否成功。

这里dynamic_cast的内部检查貌似是基于 RTII (类似于type_id()).

注意:

如果dynamic_cast转换指针失败，会生成一个空指针，但不会抛出异常。
Base *b1 = new Base;
if (Derived *d = dynamic_cast<Derived *>(b1)) {  //这里会fail，因为b1本来就是Base类型的指针。
   std::cout << "downcast from b1 to d successful\n";
   d->name();
}

Base *b2 = new Derived;
if (Derived *d = dynamic_cast<Derived *>(b1)) {  //这里会成功。
   std::cout << "downcast from b1 to d successful\n";
   d->name();
}

Base bb;
Derived &cc = dynamic_cast<Derived &>(bb);  //失败，会抛出异常

dynamic_cast会检查struct/class的虚函数表，效率比较低，但正确性高。

下面是一个关于 dynamic_cast 的link，我觉得不错。
http://blog.youkuaiyun.com/jingjingtr/article/details/7886651

static_cast 和reinterpret_cast 我的理解是它们都是提供编译期间的validation，但是具体什么时候cast要看情况，如果值已经定下来了就是在compile-time，否则就是在run-time。
static_cast通常是比较标准的转换，跟具体平台实现无关(portable)。而reinterpret_cast则是跟具体平台有关(non-portable)。
先看static_cast。一个例子如下：

double d1;
int i,j;
i = static_cast<int>(7.23);    //compile time
scanf("%f", &d1);
j = static_cast<int>(d1);    //run-time

这里我们直接用C语言的老办法写成

i = (int)7.23；
j = (int)d1;

行不行呢？我觉得效果是一样的。static_cast可以让这个代码看上去更加清晰，解释了这个cast是static的。在C++里面，如果要用cast应该尽量用这些cast表达式，而不是C的老方法，这样代码找起来也方便。

reinterpret cast 本质上也是一种static_cast，但是使用它的情况跟具体平台有关。比如说上面的例子就不能用

i = reinterpret_cast<int>(d);

用reinterpret_cast的一个例子：

p = reinterpret_cast<device *>(0xFFFFFF30);

等价于

p = (device *)0xFFFFFF30;

这个例子则不能用static_cast, 因为跟平台有关。

const_cast 用来给object添加或消除const或volatile属性(这个其实应该叫cv_cast的)。这个cast其实最复杂。
例子1：

void fun1(int * num)
{
    cout<<*num<<endl;
}

int main()
{
    const int constant = 21;
    fun1(const_cast<int*>(&constant));
    return 0;
}

例子2：

int main()
{
    int constant = 26;
    const int* const_p = &constant;
    int* modifier = const_cast<int*>(const_p);
    *modifier = 3;
    cout<< "constant:  "<<constant<<endl;
    cout<<"*modifier:  "<<*modifier<<endl;
    return 0;
}