C++强制类型转换：static_cast，dynamic_cast，const_cast，reinterpret_cast

C++中的类型转换

C++中的类型转换分为两种：

• 隐式类型转换；

• 显式类型转换。
  关于隐式转换，大家都懂，重点是显式转换。在标准C++中有四个类型转换符：static_cast、dynamic_cast、const_cast和reinterpret_cast；下面将对它们一一的进行总结。

  const_cast (expression) ：常量指针被转换成非常量指针
  static_cast (expression) ：一般的转换，如果你不知道该用哪个，就用这个。
  reinterpret_cast (expression) ：用于进行没有任何关联之间的转换，比如一个字符指针转换为一个整形数。
  dynamic_cast (expression)：通常在基类和派生类之间转换时使用；

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dynamic_cast

dynamic_cast的转换格式：dynamic_cast (expression)

将expression转换为type-id类型，type-id必须是类的指针、类的引用或者是void *；如果type-id是指针类型，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。在多态类型之间的转换主要使用dynamic_cast，因为类型提供了运行时信息。下面我将分别在以下的几种场合下进行dynamic_cast的使用总结：
1.最简单的上行转换
比如B继承自A，B转换为A，进行上行转换时，是安全的，如下：

class A {public:    int m_a;};class B :public A{public:    int m_b;};int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  {      B* pB=new B;    A* pA=dynamic_cast<A*>(pB);// Safe and will succeed    A* pA2=(A*)pB;    printf("%x\n",pB);    printf("%x\n",pA);    printf("%x\n",pA2);    return 0;  }

2.多重继承之间的上行转换
C继承自B，B继承自A，这种多重继承的关系；但是，关系很明确，使用dynamic_cast进行转换时，也是很简单的：

class A{     // ......};class B : public A{     // ......};class C : public B{     // ......};int main(){     C *pC = new C;     B *pB = dynamic_cast<B *>(pC); // OK     A *pA = dynamic_cast<A *>(pC); // OK}

3.转换成void *

class A{public:     virtual void f(){}     // ......};class B{public:     virtual void f(){}     // ......};int main(){     A *pA = new A;     B *pB = new B;     void *pV = dynamic_cast<void *>(pA); // pV points to an object of A     pV = dynamic_cast<void *>(pB); // pV points to an object of B}

但是，在类A和类B中必须包含虚函数，为什么呢？因为类中存在虚函数，就说明它有想让基类指针或引用指向派生类对象的情况，此时转换才有意义；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中，只有定义了虚函数的类才有虚函数表。
4.下行转换，从基类指针转换到派生类指针
如果expression是type-id的基类，使用dynamic_cast进行转换时，在运行时就会检查expression是否真正的指向一个type-id类型的对象，如果是，则能进行正确的转换，获得对应的值；否则返回NULL，如果是引用，则在运行时就会抛出异常；例如：

class B{     virtual void f(){};};class D : public B{     virtual void f(){};};void main(){     B* pb = new D;   // unclear but ok     B* pb2 = new B;     D* pd = dynamic_cast<D*>(pb);   // ok: pb actually points to a D     D* pd2 = dynamic_cast<D*>(pb2);   // pb2 points to a B not a D, now pd2 is NULL}

5.其他情况
对于一些复杂的继承关系来说，使用dynamic_cast进行转换是存在一些陷阱的；比如，有如下的一个结构：

D类型可以安全的转换成B和C类型，但是D类型要是直接转换成A类型呢？

class A{     virtual void Func() = 0;};class B : public A{     void Func(){};};class C : public A{     void Func(){};};class D : public B, public C{     void Func(){}};int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  {      D* pD=new D;    A* pA=dynamic_cast<A*>(pD);  //Error:基类A不明确    // You will get a pA which is NULL    return 0;  }

正确的做法：

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  {      D* pD=new D;    B* pB=dynamic_cast<B*>(pD);    A* pA=dynamic_cast<A*>(pB);    return 0;  }

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static_cast

static_cast的转换格式：static_cast (expression)

将expression转换为type-id类型，主要用于非多态类型之间的转换，不提供运行时的检查来确保转换的安全性。主要在以下几种场合中使用：

1. 用于类层次结构中，基类和子类之间指针和引用的转换；
   
   • 当进行上行转换，也就是把子类的指针或引用转换成父类表示，这种转换是安全的；
   • 当进行下行转换，也就是把父类的指针或引用转换成子类表示，这种转换是不安全的，也需要程序员来保证；
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等等，这种转换的安全性需要程序员来保证；
3. 把void指针转换成目标类型的指针（是极其不安全的）；
   备注：
   
   1. static_cast不能转换掉expression的const、volatile和__unaligned属性。
   2. 编译器隐式执行任何类型转换都可由static_cast显示完成

代码示例：

    //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，被做为显式类型转换使用    int i;    float f=166.71;    i=static_cast<int>(f);    //i=166;

#include "stdafx.h"#include<iostream>using namespace std;class A{public:          A()          {              //    Print();          }          virtual void Print()          {                  printf("A is constructed.\n");          }  };  class B: public A  {  public:          B()          {              //    Print();          }          virtual void Print()          {                  printf("B is constructed.\n");          }  }; int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  {      A* pa=new A();    B* pb=static_cast<B*>(pa);  //从基类转换到子类是一个不安全的行为    B* ppb=new B();    A* ppa=static_cast<A*>(ppb);    return 0;  }

编译成功！

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reinterpret_cast

reinterpret_cast的转换格式：reinterpret_cast (expression)

允许将任何指针类型转换为其它的指针类型；听起来很强大，但是也很不靠谱。它主要用于将一种数据类型从一种类型转换为另一种类型。它可以将一个指针转换成一个整数，也可以将一个整数转换成一个指针，在实际开发中，先把一个指针转换成一个整数，在把该整数转换成原类型的指针，还可以得到原来的指针值；特别是开辟了系统全局的内存空间，需要在多个应用程序之间使用时，需要彼此共享，传递这个内存空间的指针时，就可以将指针转换成整数值，得到以后，再将整数值转换成指针，进行对应的操作。

代码示例：

    int i;    char* p="this is an example!";    i=reinterpret_cast<int>(p);//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    printf("%x",p);    printf("%x",i);   //此时结果，i与p的值是完全相同的

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 {};int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  {      C c;    printf("%p, %p, %p", &c, reinterpret_cast<B*>(&c), static_cast <B*>(&c));    return 0;  }

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.

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const_cast

const_cast，用于修改类型的const或volatile属性。或者说是用来移除变量的const或volatile限定符。

const_cast (expression)
除了const 或volatile修饰之外， type_id和expression的类型是一样的。一般情况下用的时候有两种情形：一、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；二、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；如下面代码所示：

//该示例实现了修改const变量的值。    class B    {    public:        int m_iNum;    };    int main()      {          const B b1;    //  b1.m_iNum=100;  //error:表达式必须是可修改的左值        // 可以做如下转换，体现出转换为指针类型        B* b2=const_cast<B*>(&b1);        b2->m_iNum=200;        // 或者左侧也可以用引用类型，如果对b2或b3的数据成员做改变，就是对b1的值在做改变        B &b3=const_cast<B&>(b1);        b3.m_iNum=300;       return 0;    } 

const_cast实现原因就在于C++对于指针的转换是任意的，它不会检查类型，任何指针之间都可以进行互相转换，因此const_cast就可以直接使用显示转换来代替： 如下面代码所示：

        const int c=21;        const int* cp=&c;        int* m=(int*)cp;

或者

        const int c=21;        int* m=(int*)&c;

替代

    const int c=21;    int*m=const_cast<int*>(&c);

关于是否真正修改了const的值得问题？
思考如下代码：

    int main()      {          const int c=21;        const int* cp=&c;        int* m=(int*)&c;        *m=7;        cout<<c<<endl;        cout<<*cp<<endl;        cout<<*m<<endl;       return 0;    }  

运行结果是什么呢？

再看下面的代码，运行结果是什么呢？

    int main()      {          const int c=21;        const int* cp=&c;        int* m=(int*)&c;        *m=7;        cout<<&c<<endl;        cout<<cp<<endl;        cout<<m<<endl;       return 0;    } 

运行结果：

可以看到，地址值是一样的，但是对比前面程序的结果，发现，同一地址下的值却不一样，也许这就是const存在的意义吧，至于为什么，以后再学习。