以下各项的正确用途是什么:

静态铸造动态铸造常量_成本重新解释(_C)(type)值(C样式转换)类型(值)(函数样式转换)

如何决定在哪些特定情况下使用哪一种?


当前回答

为了理解,让我们考虑下面的代码片段:

struct Foo{};
struct Bar{};

int main(int argc, char** argv)
{
    Foo* f = new Foo;

    Bar* b1 = f;                              // (1)
    Bar* b2 = static_cast<Bar*>(f);           // (2)
    Bar* b3 = dynamic_cast<Bar*>(f);          // (3)
    Bar* b4 = reinterpret_cast<Bar*>(f);      // (4)
    Bar* b5 = const_cast<Bar*>(f);            // (5)

    return 0;
}

只有第(4)行编译没有错误。只能使用reinterpret_cast将指向对象的指针转换为指向任何无关对象类型的指针。

需要注意的一点是:dynamic_cast在运行时会失败,但在大多数编译器上,它也会编译失败,因为被转换的指针的结构中没有虚拟函数,这意味着dynamic_cast只能与多态类指针一起工作。

何时使用C++转换:

使用static_cast等效于进行值转换的C样式转换,或者当我们需要将指针从类显式上转换到其超类时。使用const_cast删除const限定符。使用reinterpret_cast执行指针类型与整数和其他指针类型之间的不安全转换。只有当我们知道自己在做什么并且了解别名问题时,才能使用此选项。

其他回答

这能回答你的问题吗?

我从来没有使用过reinterpret_cast,我想知道遇到一个需要它的案例是否不是糟糕设计的味道。在代码库中,我使用了很多dynamic_cast。与static_cast的区别在于dynamic_cast执行运行时检查,这可能(更安全),也可能(开销更大)是您想要的(请参见msdn)。

如果你了解一点内部情况,可能会有所帮助。。。

静态铸造

C++编译器已经知道如何在浮点到整型等缩放器类型之间进行转换。请对它们使用static_cast。当您要求编译器从类型A转换为B时,static_cast调用B的构造函数,将A作为参数传递。或者,A可以有一个转换运算符(即A::运算符B())。如果B没有这样的构造函数,或者A没有转换运算符,那么就会出现编译时错误。如果A和B位于继承层次结构(或void)中,则从A*到B*的强制转换总是成功的,否则会出现编译错误。Gotcha:若将基指针强制转换为派生指针,但若实际对象不是真正的派生类型,那个么就不会出现错误。你得到了错误的指针,很可能在运行时出现了segfault。A&到B&也是如此。Gotcha:从派生到基础或反之亦然,创建新副本!对于来自C#/Java的人来说,这可能是一个巨大的惊喜,因为结果基本上是从Derived创建的一个截断对象。

动态铸造

dynamiccast使用运行时类型信息来确定强制转换是否有效。例如,如果指针实际上不是派生类型,(Base*)到(Derived*)可能会失败。这意味着,dynamic_cast与static_cast相比非常昂贵!对于A*到B*,如果强制转换无效,则dynamic_cast将返回nullptr。对于A&toB&,如果强制转换无效,则dynamic_cast将抛出bad_cast异常。与其他强制转换不同,存在运行时开销。

常量_成本

虽然static_cast可以从非常量转换为常量,但它不能反过来。const_cast可以实现这两种方式。其中一个方便的例子是迭代一些容器,比如set<T>,它只将元素作为常量返回,以确保不更改其键。然而,若您的意图是修改对象的非键成员,那个么应该可以。您可以使用const_cast来删除常量。另一个例子是当您想要实现T&SomeClass::foo()以及常量T&SomeClass::foo)const时。为了避免代码重复,可以将const_cast应用于从一个函数返回另一个函数的值。

重新解释(_C)

这基本上意味着在这个内存位置取这些字节,并将其视为给定的对象。例如,您可以将4字节的float加载到4字节的int,以查看float中的位的外观。显然,如果数据不适合该类型,您可能会得到segfault。此强制转换没有运行时开销。

让我们在一个示例中看看reinterpret_cast和static_cast的区别:

#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
    int a;
};

class B
{
    int b;
};

class C : public A, public B
{
    int c;
};

int main()
{
    {
        B b;
        cout << &b << endl;
        cout << static_cast<C *>(&b) << endl;      // 1
        cout << reinterpret_cast<C *>(&b) << endl; // 2
    }
    cout << endl;
    {
        C c;
        cout << &c << endl;
        cout << static_cast<B *>(&c) << endl;      // 3
        cout << reinterpret_cast<B *>(&c) << endl; // 4
    }
    cout << endl;
    {
        A a;
        cout << &a << endl;
        cout << static_cast<C *>(&a) << endl;
        cout << reinterpret_cast<C *>(&a) << endl;
    }
    cout << endl;
    {
        C c;
        cout << &c << endl;
        cout << static_cast<A *>(&c) << endl;
        cout << reinterpret_cast<A *>(&c) << endl;
    }
    return 0;
}

生成输出:

0x7ffcede34f0c
0x7ffcede34f08 // 1
0x7ffcede34f0c // 2

0x7ffcede34f0c
0x7ffcede34f10 // 3
0x7ffcede34f0c // 4

0x7ffcede34f0c
0x7ffcede34f0c
0x7ffcede34f0c

0x7ffcede34f0c
0x7ffcede34f0c
0x7ffcede34f0c

注意,输出1和2以及3和4是不同的。为什么?在这两种情况下,其中一种是static_cast,另一种是对相同类型的相同输入重新解释cast。

情况可以在下图中看到:

C包含一个B,但B的起始地址与C不同。static_cast正确地计算了C中B的地址。然而,reinterpret_cast返回了我们作为输入给出的相同地址,这在这种情况下是不正确的:该地址没有B。

然而,当在A指针和C指针之间转换时,两个强制转换都返回相同的结果,因为它们恰好在相同的位置开始,顺便说一句,标准无论如何也不能保证这一点。

使用dynamic_cast转换继承层次结构中的指针/引用。对普通类型转换使用static_cast。使用reinterpret_cast对位模式进行低级重新解释。使用时要格外小心。使用const_cast丢弃const/vatile。避免这种情况,除非您使用的是常量错误的API。

staticcast是您应该尝试使用的第一个强制转换。它执行类型之间的隐式转换(例如int到float,或指向void*的指针),还可以调用显式转换函数(或隐式转换函数)。在许多情况下,显式声明static_cast是不必要的,但需要注意的是,t(something)语法相当于(t)something,应该避免(稍后将详细介绍)。然而,T(something,something_else)是安全的,并保证调用构造函数。

staticcast还可以通过继承层次结构进行转换。当向上转换(向基类)时,这是不必要的,但当向下转换时,只要不通过虚拟继承进行转换,就可以使用它。但是,它不进行检查,并且将层次结构静态转换为实际上不是对象类型的类型是未定义的行为。


const_cast可用于移除或添加常量到变量;没有其他C++转换能够移除它(甚至没有重新解释cast)。需要注意的是,只有当原始变量为常量时,修改以前的常量值才是未定义的;如果使用它来删除对未使用const声明的对象的引用的const,那么它是安全的。例如,当基于常量重载成员函数时,这很有用。它还可以用于向对象添加常量,例如调用成员函数重载。

constcast在volatile上也有类似的作用,尽管这不太常见。


dynamiccast专门用于处理多态性。您可以将指向任何多态类型的指针或引用强制转换为任何其他类类型(多态类型至少有一个声明或继承的虚拟函数)。你可以使用它不仅仅是向下投掷——你可以向侧面投掷,甚至向上投掷另一个链条。dynamic_cast将查找所需的对象,并在可能的情况下将其返回。如果不能,它将在指针的情况下返回nullptr,或者在引用的情况下抛出std::bad_cast。

不过dynamiccast有一些限制。如果继承层次结构中有多个相同类型的对象(所谓的“可怕的钻石”),并且您没有使用虚拟继承,那么它就不起作用。它也只能通过公共继承——它总是无法通过受保护或私人继承。然而,这很少是一个问题,因为这种形式的继承是罕见的。


reinterprecast是最危险的演员,应该非常谨慎地使用。它将一种类型直接转换为另一种类型,例如将值从一个指针转换为另另一个指针,或将指针存储在int中,或其他各种讨厌的事情。在很大程度上,使用reinterpret_cast可以得到的唯一保证是,通常情况下,如果将结果强制转换回原始类型,将得到完全相同的值(但如果中间类型小于原始类型,则不会)。还有许多转换是reinterpret_cast无法完成的。它主要用于特别奇怪的转换和位操作,例如将原始数据流转换为实际数据,或将数据存储在指向对齐数据的指针的低位。


C样式转换和函数样式转换分别是使用(类型)对象或类型(对象)的转换,在功能上是等效的。它们被定义为以下成功的第一个:

常量_成本static_cast(尽管忽略访问限制)static_cast(见上文),然后是const_cast重新解释(_C)重新解释成本,然后常量成本

因此,在某些情况下,它可以用作其他强制转换的替代品,但可能会非常危险,因为它可以转换为重新解释强制转换,当需要显式强制转换时,应首选后者,除非您确定static_cast将成功或重新解释强制。即使如此,也要考虑更长、更明确的选项。

C样式转换在执行static_cast时也会忽略访问控制,这意味着它们能够执行其他转换无法执行的操作。不过,这基本上是一个拙劣的说法,在我看来,这只是避免C型造型的另一个原因。