C++中static_cast, dynamic_cast, const_cast用法/使用情況及區別解析
目錄
首先回顧一下C++型別轉換：
C++型別轉換分為：隱式型別轉換和顯式型別轉換
第1部分. 隱式型別轉換
又稱為“標準轉換”，包括以下幾種情況： 1) 算術轉換(Arithmetic conversion) : 在混合型別的算術表示式中, 最寬的資料型別成為目標轉換型別。
int ival = 3; double dval = 3.14159; ival + dval;//ival被提升為double型別
2)一種型別表示式賦值給另一種型別的物件：目標型別是被賦值物件的型別
int *pi = 0; // 0被轉化為int *型別ival = dval; // double->int
例外：void指標賦值給其他指定型別指標時，不存在標準轉換，編譯出錯 3)將一個表示式作為實參傳遞給函式呼叫，此時形參和實參型別不一致：目標轉換型別為形參的型別
extern double sqrt(double); cout << ”The square root of 2 is ” << sqrt(2) << endl; //2被提升為double型別：2.0
4)從一個函式返回一個表示式，表示式型別與返回型別不一致：目標轉換型別為函式的返回型別
double difference(int ival1, int ival2) { return ival1 - ival2; //返回值被提升為double型別 }
第2部分. 顯式型別轉換
被稱為“強制型別轉換”(cast) C 風格： (type-id) C++風格： static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast..
關於強制型別轉換的問題，很多書都討論過，寫的最詳細的是C++ 之父的《C++ 的設計和演化》。最好的解決方法就是不要使用C風格的強制型別轉換，而是使用標準C++的型別轉換符：static_cast, dynamic_cast。標準C++中有四個型別轉換符：static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast。下面對它們一一進行介紹。
static_cast
用法：static_cast < type-id > ( expression )
說明：該運算子把expression轉換為type-id型別，但沒有執行時型別檢查來保證轉換的安全性。
來源：為什麼需要static_cast強制轉換？ 情況1：void指標->其他型別指標 情況2：改變通常的標準轉換 情況3：避免出現可能多種轉換的歧義
它主要有如下幾種用法：
- 用於類層次結構中基類和子類之間指標或引用的轉換。進行上行轉換（把子類的指標或引用轉換成基類表示）是安全的；進行下行轉換（把基類指標或引用轉換成子類指標或引用）時，由於沒有動態型別檢查，所以是不安全的。
- 用於基本資料型別之間的轉換，如把int轉換成char，把int轉換成enum。這種轉換的安全性也要開發人員來保證。
- 把void指標轉換成目標型別的指標(不安全!!)
- 把任何型別的表示式轉換成void型別。
注意：static_cast不能轉換掉expression的const、volitale、或者__unaligned屬性。
- 編譯器隱式執行的任何型別轉換都可以由static_cast來完成，比如int與float、double與char、enum與int之間的轉換等。
double a = 1.999;
int b = static_cast<double>(a); //相當於a = b ;當編譯器隱式執行型別轉換時，大多數的編譯器都會給出一個警告：
e:\vs 2010 projects\static_cast\static_cast\static_cast.cpp(11): warning C4244: “初始化”: 從“double”轉換到“int”，可能丟失資料使用static_cast可以明確告訴編譯器，這種損失精度的轉換是在知情的情況下進行的，也可以讓閱讀程式的其他程式設計師明確你轉換的目的而不是由於疏忽。
把精度大的型別轉換為精度小的型別，static_cast使用位截斷進行處理。
- 使用static_cast可以找回存放在void*指標中的值。
double a = 1.999;
void * vptr = & a;
double * dptr = static_cast<double*>(vptr);
cout<<*dptr<<endl;//輸出1.999static_cast也可以用在於基類與派生類指標或引用型別之間的轉換。然而它不做執行時的檢查，不如dynamic_cast安全。static_cast僅僅是依靠型別轉換語句中提供的資訊來進行轉換，而dynamic_cast則會遍歷整個類繼承體系進行型別檢查,因此dynamic_cast在執行效率上比static_cast要差一些。現在我們有父類與其派生類如下：
class ANIMAL {
public:
ANIMAL():_type("ANIMAL"){};
virtual void OutPutname(){cout<<"ANIMAL";};
private:
string _type ;
};
class DOG:public ANIMAL {
public:
DOG():_name("大黃"),_type("DOG"){};
void OutPutname(){cout<<_name;};
void OutPuttype(){cout<<_type;};
private:
string _name ; string _type ;
};此時我們進行派生類與基類型別指標的轉換：注意從下向上的轉換是安全的，從上向下的轉換不一定安全。
int main()
{
//基類指標轉為派生類指標,且該基類指標指向基類物件。
ANIMAL * ani1 = new ANIMAL ;
DOG * dog1 = static_cast<DOG*>(ani1);
//dog1->OutPuttype();//錯誤，在ANIMAL型別指標不能呼叫方法OutPutType（）；在執行時出現錯誤。
//基類指標轉為派生類指標，且該基類指標指向派生類物件
ANIMAL * ani3 = new DOG;
DOG* dog3 = static_cast<DOG*>(ani3);
dog3->OutPutname(); //正確
//子類指標轉為派生類指標
DOG *dog2= new DOG;
ANIMAL *ani2 = static_cast<DOG*>(dog2);
ani2->OutPutname(); //正確，結果輸出為大黃
//
system("pause");
}- static_cast可以把任何型別的表示式轉換成void型別。
- static_cast把任何型別的表示式轉換成void型別。
- 另外，與const_cast相比，static_cast不能把換掉變數的const屬性，也包括volitale或者__unaligned屬性。
dynamic_cast
用法：dynamic_cast < type-id > ( expression )
說明：該運算子把expression轉換成type-id型別的物件。Type-id必須是類的指標、類的引用或者void *；如果type-id是類指標型別，那麼expression也必須是一個指標，如果type-id是一個引用，那麼expression也必須是一個引用。
來源：為什麼需要dynamic_cast強制轉換？ 簡單的說，當無法使用virtual函式的時候 典型案例： Wicrosoft公司提供給我們一個類庫，其中提供一個類Employee.以標頭檔案Eemployee.h和類庫.lib分發給使用者 顯然我們並無法得到類的實現的原始碼
//Emplyee.h
class Employee
{
public:
virtual int salary();
};
class Manager : public Employee
{
public:
int salary();
};
class Programmer : public Employee
{
public:
int salary();
};我們公司在開發的時候建立有如下類:
class MyCompany
{
public:
void payroll(Employee *pe);
//
};
void MyCompany::payroll(Employee *pe)
{
//do something
}但是開發到後期，我們希望能增加一個bonus()的成員函式到W$公司提供的類層次中。 假設我們知道原始碼的情況下，很簡單，增加虛擬函式：
//Emplyee.h
class Employee
{
public:
virtual int salary();
virtual int bonus();
};
class Manager : public Employee
{
public:
int salary();
};
class Programmer : public Employee
{
public:
int salary();
int bonus();
};
//Emplyee.cpp
int Programmer::bonus()
{
//
}
payroll()通過多型來呼叫bonus()
class MyCompany
{
public:
void payroll(Employee *pe);
//
};
void MyCompany::payroll(Employee *pe)
{
//do something
//pe->bonus();
}
但是現在情況是，我們並不能修改原始碼，怎麼辦？dynamic_cast華麗登場了！ 在Employee.h中增加bonus()宣告，在另一個地方定義此函式，修改呼叫函式payroll().重新編譯，ok
//Emplyee.h
class Employee
{
public:
virtual int salary();
};
class Manager : public Employee
{
public:
int salary();
};
class Programmer : public Employee
{
public:
int salary();
int bonus();//直接在這裡擴充套件
};
//somewhere.cpp
int Programmer::bonus()
{
//define
}
class MyCompany
{
public:
void payroll(Employee *pe);
//
};
void MyCompany::payroll(Employee *pe)
{
Programmer *pm = dynamic_cast<Programmer *>(pe);
//如果pe實際指向一個Programmer物件,dynamic_cast成功，並且開始指向Programmer物件起始處
if(pm)
{
//call Programmer::bonus()
}
//如果pe不是實際指向Programmer物件，dynamic_cast失敗，並且pm = 0
else
{
//use Employee member functions
}
}
dynamic_cast主要用於類層次間的上行轉換和下行轉換，還可以用於類之間的交叉轉換。 在類層次間進行上行轉換時，dynamic_cast和static_cast的效果是一樣的；在進行下行轉換時，dynamic_cast具有型別檢查的功能，比static_cast更安全。
class Base
{
public:
int m_iNum;
virtual void foo();
};
class Derived:public Base
{
public:
char *m_szName[100];
};
void func(Base *pb)
{
Derived *pd1 = static_cast<Derived *>(pb);
Derived *pd2 = dynamic_cast<Derived *>(pb);
}在上面的程式碼段中， 如果pb實際指向一個Derived型別的物件，pd1和pd2是一樣的，並且對這兩個指標執行Derived型別的任何操作都是安全的； 如果pb實際指向的是一個Base型別的物件，那麼pd1將是一個指向該物件的指標，對它進行Derived型別的操作將是不安全的（如訪問m_szName），而pd2將是一個空指標(即0，因為dynamic_cast失敗)。 另外要注意：Base要有虛擬函式，否則會編譯出錯；static_cast則沒有這個限制。這是由於執行時型別檢查需要執行時型別資訊，而這個資訊儲存在類的虛擬函式表（關於虛擬函式表的概念，詳細可見<Inside c++ object model>）中，只有定義了虛擬函式的類才有虛擬函式表，沒有定義虛擬函式的類是沒有虛擬函式表的。 另外，dynamic_cast還支援交叉轉換（cross cast）。如下程式碼所示。
class Base
{
public:
int m_iNum;
virtual void f(){}
};
class Derived1 : public Base
{
};
class Derived2 : public Base
{
};
void foo()
{
derived1 *pd1 = new Drived1;
pd1->m_iNum = 100;
Derived2 *pd2 = static_cast<Derived2 *>(pd1); //compile error
Derived2 *pd2 = dynamic_cast<Derived2 *>(pd1); //pd2 is NULL
delete pd1;
}在函式foo中，使用static_cast進行轉換是不被允許的，將在編譯時出錯；而使用 dynamic_cast的轉換則是允許的，結果是空指標。
reinpreter_cast
用法：reinpreter_cast<type-id> (expression)
說明：type-id必須是一個指標、引用、算術型別、函式指標或者成員指標。它可以把一個指標轉換成一個整數，也可以把一個整數轉換成一個指標（先把一個指標轉換成一個整數，在把該整數轉換成原型別的指標，還可以得到原先的指標值）。
該運算子的用法比較多。
const_cast
用法：const_cast<type_id> (expression)
說明：該運算子用來修改型別的const或volatile屬性。除了const 或volatile修飾之外， type_id和expression的型別是一樣的。
常量指標被轉化成非常量指標，並且仍然指向原來的物件；常量引用被轉換成非常量引用，並且仍然指向原來的物件；常量物件被轉換成非常量物件。 Voiatile和const類試。舉如下一例：
class B{
public:
int m_iNum;
}
void foo(){
const B b1;
b1.m_iNum = 100; //comile error
B b2 = const_cast<B>(b1);
b2. m_iNum = 200; //fine
}上面的程式碼編譯時會報錯，因為b1是一個常量物件，不能對它進行改變；使用const_cast把它轉換成一個常量物件，就可以對它的資料成員任意改變。注意：b1和b2是兩個不同的物件。