キャストの詳しい説明¶

C++ の4種類のキャスト演算子には以下のような違いがあります。

キャスト演算子	CV 修飾子の除去	CV 修飾子以外の型情報の変更	ビット表現の変換
static_cast
dynamic_cast
const_cast
reinterpret_cast

CV 修飾子の追加はどのキャストでも行うことができます。

CV 修飾子¶

const 修飾子と volatile 修飾子をまとめて CV 修飾子と呼びます。

volatile 修飾子は cv (const および volatile) 型修飾子 - cppreference.com を参照してください。

static_cast と dynamic_cast¶

static_cast と dynamic_cast は値の変換方法を決定するタイミングが違います。

static_cast はコンパイル時に決定
dynamic_cast は実行時に決定

この違いによって安全にダウンキャストができるかなどの差があります。詳細はダウンキャストを参照してください。

ビット表現の変換¶

static_cast や dynamic_cast では型の変換と同時にビット表現を変換しますが、 reinterpret_cast ではビット表現を変更せずに型だけを変更します。

整数型と浮動小数点数型などビット表現が異なる型の変換を行うと、値の変換の有無によって挙動の差異が生じます。

double x = 2;

int64_t s = static_cast<const int64_t&>(x);
int64_t r = reinterpret_cast<const int64_t&>(x);

std::cout << s << std::endl;  // 2
std::cout << r << std::endl;  // 4611686018427387904 (IEEE 754 の場合)

一般に派生クラスから基底クラスへアップキャストする場合にもビット表現の変換は必要です。たとえば多重継承をしている場合に、オフセットが 0 ではない基底クラスへアップキャストすると正しい値を参照することができません。

#include <iostream>

class Base1 {
 public:
    virtual ~Base1() = default;
    int x = 2;
};

class Base2 {
 public:
    virtual ~Base2() = default;
    int y = 3;
};

class Sub : public Base1, public Base2 {
 public:
    ~Sub() override = default;
};

int main() {
    Sub sub;

    Base1* s1 = static_cast<Base1*>(&sub);
    Base2* s2 = static_cast<Base2*>(&sub);
    std::cout << s1->x << std::endl;  // 2
    std::cout << s2->y << std::endl;  // 3

    Base1* r1 = reinterpret_cast<Base1*>(&sub);
    Base2* r2 = reinterpret_cast<Base2*>(&sub);
    std::cout << r1->x << std::endl;  // 2
    std::cout << r2->y << std::endl;  // 2

    return 0;
}

C++ のキャストではできないこと¶

C++ のキャストではアクセス指定子を無視した変換などは行えませんが、 C 言語形式のキャストなら変換することができます。

アクセス指定子を無視した変換が必要となるのはクラス設計に問題がある場合なので、 C 言語形式のキャストを用いるのではなく、アクセス指定子を修正して C++ のキャストを使用しましょう。

詳細は明示的な型変換 - cppreference.com を参照してください。