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static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast

关于强制类型转换的问题，很多书都讨论过，写的最详细的是C++ 之父的《C++ 的设计和演化》。最好的解决方法就是不要使用C风格的强制类型转换，而是使用标准C++的类型转换符：static_cast, dynamic_cast。标准C++中有四个类型转换符：static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast。下面对它们一一进行介绍。

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：

• 用于类层次结构中基类和子类之间指针或引用的转换。进行上行转换（把子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子类表示）时，由于没有动态类型检查，所以是不安全的。
• 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。
• 把空指针转换成目标类型的空指针。
• 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、volitale、或者__unaligned属性。

dynamic_cast

用法：dynamic_cast < type-id > ( expression )

该 运算符把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 上面的代码段中，如果pb指向一个D类型的对象，pd1和pd2是一样的，并且对这两个指针执行D类型的任何操作都是安全的；但是，如果pb指向的是一个 B类型的对象，那么pd1将是一个指向该对象的指针，对它进行D类型的操作将是不安全的（如访问m_szName），而pd2将是一个空指针。另外要注 意：B要有虚函数，否则会编译出错；static_cast则没有这个限制。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）。如下代码所示。

在函数foo中，使用static_cast进行转换是不被允许的，将在编译时出错；而使用 dynamic_cast的转换则是允许的，结果是空指针。

reinpreter_cast

用法：reinpreter_cast<type-id> (expression)

type-id必须是一个指针、引用、算术类型、函数指针或者成员指针。它可以把一个指针转换成一个整数，也可以把一个整数转换成一个指针（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，还可以得到原先的指针值）。

该运算符的用法比较多。

const_cast

用法：const_cast<type_id> (expression)

该运算符用来修改类型的const或volatile属性。除了const 或volatile修饰之外， type_id和expression的类型是一样的。

常量指针被转化成非常量指针，并且仍然指向原来的对象；常量引用被转换成非常量引用，并且仍然指向原来的对象；常量对象被转换成非常量对象。

Voiatile和const类试。举如下一例：

上面的代码编译时会报错，因为b1是一个常量对象，不能对它进行改变；使用const_cast把它转换成一个常量对象，就可以对它的数据成员任意改变。注意：b1和b2是两个不同的对象。

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dynamic_cast是试探映射，如dynamic_cast<A>*pB意思是“我希望它是A*，并打算要求它是”。它通常被称为类层次的动态导航。

而static_cast通常可用于类层次的静态导航，无映射变换，窄化变换（会丢失信息）等等，static_cast的应用要广一些，但如前所提到 的，在类层次导航变换中我们应该使用前者，因为后者static_cast可能意味着冒险(比如变换时类似于强制转换一样丢失信息)。但是在一个类层次中 没有虚函数或者我们确定有其他允许我们安全向下映射的信息则后者static_cast更快一些。
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作为四个内部类型转换操作符之一的 dynamic_cast和传统的C风格的强制类型转换有着巨大的差别。除了dynamic_cast以外的转换，其行为的都是在编译期就得以确定的，转 换是否成功，并不依赖被转换的对象。而dynamic_cast则不然。在这里，不再讨论其他三种转换和C风格的转换。
首先，dynamic_cast依赖于RTTI信息，其次，在转换时，dynamic_cast会检查转换的source对象是否真的可以转换成target类型，这种检查不是语法上的，而是真实情况的检查。
先 看RTTI相关部分，通常，许多编译器都是通过vtable找到对象的RTTI信息的，这也就意味着，如果基类没有虚方法，也就无法判断一个基类指针变量 所指对象的真实类型, 这时候，dynamic_cast只能用来做安全的转换,例如从派生类指针转换成基类指针.而这种转换其实并不需要dynamic_cast参与.
也就是说,dynamic_cast是根据RTTI记载的信息来判断类型转换是否合法的.

下面看一个例子:
struct B1{
    virtual ~B1(){}
};
struct B2{
    virtual ~B2(){}
};
struct D1 : B1, B2{};
int main()
{
    D1 d;
    B1* pb1 = &d;
    B2* pb2 = dynamic_cast<B2*>(pb1);//L1
    B2* pb22 = static_cast<B2*>(pb1);  //L2
    return 0;
}
上述定义中可以看到,B1和B2是不相关的类,从L1可以看到,dynamic_cast允许这种转换:只要B1存在多态方法.
L2将编译失败,static_cast并不允许两个完全不相干的类互相转换.

dynamic_cast的这种特性，在提取一个对象的某个接口的时候，非常有用，它很类似于实现了COM的QueryInterface的功能。