from：http://www.cnblogs.com/zhyg6516/archive/2011/03/07/1971898.html
问题： Static_cast 与 Dynamic_cast的区别
来自书本上的解释：
用 static_cast<type-id > ( expression )
1. static_cast(expression) The static_cast<>() is used to cast between the integer types. 'e.g.' char->long, int->short etc.
用来数值之间的转化。
2. 可以在相关指针之间转换，指针在void * 之间转换，还可以在基类和派生类之间转换。 这些转换是在编译的时候就确定下来转换（无非就是根据继承关系，偏移指针而已），但是这需要自己保证安全。
比如
#include <iostream> using namespace std; class Base { public: virtual void f() {cout<<"Base::f()"<<endl;} }; class Derive: public Base { public: virtual void f() {cout<<"Derive::f()"<<endl;} virtual void f2() {cout<<"Derive::f1()"<<endl;} }; int main() { Base *pbase1 = new Derive(); Derive* pderive1 = static_cast<Derive *>(pbase1); pderive1->f(); // Derive::f() Base* pbase2 = new Base(); Derive * pderive2 = static_cast<Derive *>(pbase2); pderive2->f(); // Base::f() pderive2->f2(); // throw exception "Access violation reading" delete pbase1; delete pbase2; }
虽然 由 pbase2 转化到 pderive2 ，编译器编译正确。 但是当调用 pderive2->f(); 应该不是希望的； 调用pderive2->f2()
因为基类本身就没有这个函数，说以运行时出错，抛出异常。
所以说static_cast 是编译时确定下来，需要自己确保转换类型安全，否则运行时会抛出异常.
注意static_cast 不能直接在没有继承关系的对象指针之间进行转换。在Com 里面实现不同接口的同个对象，其也不能再接口之间转换（更何况是动态的），所以COM提供一个query 借口。
用法：dynamic_cast < type-id > ( expression)
是专门用于具有继承关系的类之间转换的，尤其是向下类型转换，是安全的。
#include <iostream> using namespace std; class Base { public: virtual void f() {cout<<"Base::f()"<<endl;} }; class Derive: public Base { public: virtual void f() {cout<<"Derive::f()"<<endl;} virtual void f2() {cout<<"Derive::f1()"<<endl;} }; int main() { Base *pbase1 = new Derive(); Derive* pderive1 = dynamic_cast<Derive *>(pbase1); //down-cast pderive1->f(); // Derive::f() Base* pbase2 = new Base(); Derive * pderive2 = dynamic_cast<Derive *>(pbase2); //up-cast if ( pderive2) // NULL { pderive2->f(); pderive2->f2(); } delete pbase1; delete pbase2; }
dynamic_cast 如何保证转换是安全的？ 如何知道具体该类的具体类型 以及 继承关系呢？
引入RTTI，其存储着类运行的相关信息， 比如类的名字，以及类的基类。下面就介绍RTTI。
2. RTTI （Run Time Type info)
这个神奇的东西用于存储类的相关信息，用于在运行时识别类对象的信息。C++ 里面只记录的类的名字和类的继承关系链。使得编译成二进制的代码，对象可以知道自己的名字（ASCII），以及在继承链中的位置。
C++ 里面提供 一个关键字 typeid ， 一个数据类型 typeinfo，以及对应的头文件 typeinfo.h
1 #include <iostream> 2 #include <typeinfo> 3 using namespace std; 4 5 class Base 6 { 7 public: 8 virtual void f() {} // it must need the virtual table 9 }; 10 11 12 class Derive: public Base 13 { 14 15 }; 16 17 18 class Derive2: public Base 19 { 20 21 }; 22 23 void f(Base* pbase) 24 { 25 const type_info& typeinfo = typeid(pbase); 26 cout << typeinfo.name()<<endl; 27 28 29 if(NULL != dynamic_cast<Derive*>(pbase)) 30 { 31 cout<<"type: Derive"<<endl; 32 } 33 else if(NULL != dynamic_cast<Derive2*>(pbase)) 34 { 35 cout<<"type: Derive2"<<endl; 36 } 37 else 38 { 39 //ASSERT(0) 40 } 41 } 42 43 44 int main() 45 { 46 Base *pbase1 = new Derive(); 47 f(pbase1); 48 49 Base* pbase = new Derive2(); 50 f(pbase); 51 }
out put:
1 class Base * 2 type: Derive 3 class Base * 4 type: Derive2
可见 Dynamic 是运行时确定的，是安全的。 那么
1. RTTI 的信息如何和对象绑定在一起？什么时候绑定的？
2. 为什么dynam_cast 必须要求转换的类型之间要有虚函数？否则编译通不过。
下面来回答这个问题。
3.RTTI 如何与对象绑定
google，找资料。 下面的图来自于 “Inside C++ Model”， RTTI 的info 是如何和对象之间的关系：
class Point { public: Point( float xval ); virtual ~Point(); float x() const; static int PointCount(); protected: virtual ostream& print( ostream &os ) const; float _x; static int _point_count; };
其内存中模型：
明显RTTI info 存在于虚表的第一项。第二个问题就可以回答，因为RTTI 依赖于虚表，所以用dynamic_cast 对应的类一定要有虚函数。
下面在VC中验证一下，
在VC中，我们知道虚指针指向虚表，对应的虚表第一项就是第一个虚函数。如果我们认为虚函数构成虚表，那么就可以认为RTTI info 就走虚表的紧邻上面。
下面验证：
1. 在VC 中查看RTTI中类名字
从上面图表可见，RTTI 对应的内容是空的。那么VC的实现和 书中的模型不一致吗？难道RTTI不在虚表的上面吗 ？接着有了下面的验证：
2. 把虚表上面指向RTTI info 的地址，给设置为0, 那么typeid 还可以工作吗？ Dynamic_cast 还可以工作吗？如果还可以工作，则说明这个地址指向的数据无关。
如果将虚表上的RTTI的指针置空，dynamic_cast 就不能运行,抛出异常“std:: __non_rtti_object” . 那说明这个地址，还是与RTTI有关。 那问题出在哪里？
尝试在google 里面搜索，但是未果。 那么Dynamic_cast 的依赖于 RTTI的信息，那么Dynamic_cast的实现着手看看. 查看一下 他的汇编代码。 于是有了下面的实验。
3. RTTI 在VC里面如何实现的。
将上面的代码以汇编形式输出，查看。
24 : Derive * pderive = dynamic_cast<Derive*>(pbase); push 0 push OFFSET ??_R0?AVDerive@@@8 push OFFSET ??_R0?AVBase@@@8 push 0 mov eax, DWORD PTR _pbase$[ebp] push eax call ___RTDynamicCast add esp, 20 ; 00000014H mov DWORD PTR _pderive$[ebp], eax
发现 dynamic_cast的实现依赖于 对象本身，以及 ??_R0?AVDerive@@@8 和 ??_R0?AVBase@@@8 . 于是继续查看代码
原来虚表上面指向是一个 Derive::`RTTI Complete Object Locator 。 用google 搜索下面的该关键字，有了下面的文章 http://www.openrce.org/articles/full_view/23 和该图：View Code
谜底揭晓： 原来虚表上面的地址是指向一个结构 Derive::`RTTI Complete Object Locator ， 这个结构指向该类的名字，和其对象继承链。
这就回答了第一个问题，RTTI info 如何和对象绑定的？ 在对象创建的时候，调用构造函时候，创建虚表以及RTTI info，这样dynamic cast 就可以去访问RTTI，从而保证安全。
同样有个一问题，那就是RTTI 效率底下，试下如果一个类其继承多层，而且有多继承，那么查找链就相当遍历一个链表。
4. 实现一个代码用来从RTTI中读取类名字
1 #include "iostream" 2 #include "string" 3 #include <typeinfo> 4 using namespace std; 5 6 7 class Base 8 { 9 public: 10 virtual void f() { } 11 }; 12 13 class Derive : public Base 14 { 15 }; 16 17 typedef unsigned long DWORD; 18 19 struct TypeDescriptor 20 { 21 DWORD ptrToVTable; 22 DWORD spare; 23 char name[ ]; 24 }; 25 struct RTTICompleteObjectLocator 26 27 { 28 29 DWORD signature; //always zero ? 30 31 DWORD offset; //offset of this vtable in the complete class 32 33 DWORD cdOffset; //constructor displacement offset 34 35 struct TypeDescriptor* pTypeDescriptor; //TypeDescriptor of the complete class 36 37 int * ptr; 38 //struct RTTIClassHierarchyDescriptor* pClassDescriptor; //describes inheritance hierarchy 39 40 }; 41 42 43 int main() 44 { 45 46 Base *pderive = new Derive(); 47 48 int **ptr = (int **)(&pderive); 49 50 int *ptable = (int *)(*(int *)(*ptr)); 51 52 int * rtti = ptable -1; 53 54 RTTICompleteObjectLocator * RIIT_locator = (RTTICompleteObjectLocator *)( *(int*)rtti); 55 56 cout<<RIIT_locator->pTypeDescriptor->name<<endl; 57 58 }Out put:
.?AVDerive@@
当然可以根据RTTI的信息，可以遍历其继承关系图。留作一个练习，可以尝试一下。
总结：
static_cast 用于数值类型之间的转换，也可以用于指针之间的转换，编译的已经确定好，效率高，但须要自己保证其安全性。
dynamic_cast 用于有继承关系的类之间转换，是基于RTTI数据信息的，运行时检测，安全，但是效率低。
Refernce：
RTTI intoduction：
1. http://www.rcs.hu/Articles/RTTI_Part1.htm [介绍RTTI 的应用，需要的借口，以及一个实现]
2. http://www.codeproject.com/KB/cpp/dynamic_cpp.aspx
