static_cast vs reinterpret_cast vs dynamic_cast

static_cast vs reinterpret_cast vs dynamic_cast

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> static_cast

　　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（父类）和派生类（子类）之间指针或引用的转换。

　　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；

　　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。

　　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、volatile、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，//i 也是指针，整型指针；一个明显的现象是在转换前后没有数位损失。

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> reinterpret_cast

　　用法：reinterpret_cast<type-id> (expression)

       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：

　　C c;

　　printf("%p, %p, %p\r\n", &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。

 >> reinterpret_cast 特殊用途

使用reinterpret_cast关键字的一个特殊用途，用于C++实现哈希函数的数值转换。（该数值转换即类C（语言）的强制转换，不安全性。） msdn上面示例说明如下：

One practical use of reinterpret_cast is in a hash function, which maps a value to an index in such a way that two distinct values rarely end up with the same index.

// 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;
}

The reinterpret_cast allows the pointer to be treated as an integral type. The result is then bit-shifted and XORed with itself to produce a unique index (unique to a high degree of probability). The index is then truncated by a standard C-style cast to the return type of the function.

> dynamic_cast

用法：dynamic_cast<type-id> (expression)

dynamic_cast把expression转换成type-id类型的对象。Type-id必须是类的指针、类的引用或者void*；

如果type-id是类指针类型，那么expression也必须是一个指针，如果type-id是一个引用，那么expression也必须是一个引用。

dynamic_cast运算符可以在执行期决定真正的类型。如果downcast是安全的（也就说，如果基类指针或者引用确实指向一个派生类对象）这个运算符会传回适当转型过的指针。如果downcast不安全，这个运算符会传回空指针（也就是说，基类指针或者引用没有指向一个派生类对象）。

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。

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。

基类中要有虚函数，否则使用dynamic_cast会编译出错，而static_cast则没有这个限制。

因为基类中存在虚函数，就说明它有想要让基类指针或引用指向派生类对象的情况，此时dynamic_cast转换才有意义。

这是由于运行时类型检查需要运行时类型信息，而这个信息存储在类的虚函数表（关于虚函数表的概念，详细可见<Inside c++ object model>）中，只有定义了虚函数的类才有虚函数表，没有定义虚函数的类是没有虚函数表的。

另外，dynamic_cast还支持交叉转换（cross cast）。

dynamic_cast操作失败的情况，其返回值根据type-id类型不同，
1. type-id为指针类型，则返回NULL空指针。
2. type-id为引用类型，则抛出一个bad_cast异常。
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When dynamic_cast cannot cast a pointer because it is not a complete object of the required class -as in the second conversion in the previous example- it returns a null pointer to indicate the failure. If dynamic_cast is used to convert to a reference type and the conversion is not possible, an exception of type bad_cast is thrown instead.


dynamic_cast can also cast null pointers even between pointers to unrelated classes, and can also cast pointers of any type to void pointers (void*).
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> const_cast


以上内容整理了C++语言的几种类型转换的用法、说明以及使用时注意点，包括static_cast vs reinterpret_cast vs dynamic_cast。唯一确少的const_cast，它是用于常量与非常量之间的类型转换，对其理解与使用相对比较简单，所以可忽略提及,可参加cppreference，百度百科。

> 参考资料

该文章源自于网站资料的收集与整理，参考资料引用自：
1.  Type Casting from cplusplus。
2.static_cast 百度百科。
3. reinterpret_cast cppreference，msdn。
4. dynamic_cast 百度百科，msdn。