static_cast和reinterpret_cast的区别

 发布时间：2009.07.07 13:25     来源：CSDN    作者：CSDN

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<int>(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<int*>(pf);        //成功编译        void* pv = static_cast<void*>(pf);        //成功编译, 但是 *pn2是无意义的内存(rubbish)        int* pn2 = static_cast<int*>(pv);// reinterpret_cast<>        //错误,编译器知道你应该调用static_cast<>        //int i = reinterpret_cast<int>(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<int*>(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<CBaseY*>(pX);      // Compile OK, but pY2 is not CBaseX      // 成功编译, 但是 pY2 不是CBaseX      CBaseY* pY2 = reinterpret_cast<CBaseY*>(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);         // static_cast<> CDerived* -> CBaseY* -> CDerived*         //成功编译，隐式static_cast<>转换       3. CBaseY* pY1 = pD;      4. printf("CBaseY* pY1 = %x\n", (int)pY1);         // 成功编译, 现在 pD1 = pD      5. CDerived* pD1 = static_cast<CDerived*>(pY1);      6. printf("CDerived* pD1 = %x\n", (int)pD1);         // reinterpret_cast         // 成功编译, 但是 pY2 不是 CBaseY*      7. CBaseY* pY2 = reinterpret_cast<CBaseY*>(pD);      8. printf("CBaseY* pY2 = %x\n", (int)pY2);          // 无关的 static_cast<>      9. CBaseY* pY3 = new CBaseY();      10. printf("CBaseY* pY3 = %x\n", (int)pY3);          // 成功编译,尽管 pY3 只是一个 "新 CBaseY()"      11. CDerived* pD3 = static_cast<CDerived*>(pY3);      12. 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<CDerived*>(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