static_cast和reinterpret_cast的区别

时间：2010-07-29 来源：cdlda

(static_cast<> 和c语言中的强制类型转换一样)

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，如从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

// CBaseX* 和 CBaseY*之间的转换
   CBaseX* pX = new CBaseX();

// 错误， 类型指向是无关的
// CBaseY* pY1 = static_cast<CBaseY*>(pX);
      
// 成功编译, 但是 pY2 不是CBaseX
      CBaseY* pY2 = reinterpret_cast<CBaseY*>(pX);

// 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*。