`reinterpret_cast` 转换

通过重新解释底层位模式在类型之间进行转换。

与 static_cast 不同，但与 const_cast 类似，reinterpret_cast 表达式不会编译成任何 CPU 指令（除非在整数和指针之间转换，或者在某些指针表示取决于其类型的晦涩架构上转换指针）。它主要是一个编译时指令，指示编译器将表达式视为具有目标类型。

只有以下转换可以使用 reinterpret_cast 完成，除非此类转换会去除 constness（或 volatility）。

1) 整型、枚举、指针或成员指针类型的表达式可以转换为其自身类型。结果值与表达式的值相同。

2) 指针可以转换为任何足以容纳其类型所有值的整型（例如，转换为 std::uintptr_t）。

3) 任何整型或枚举类型的值都可以转换为指针类型。转换为足够大小的整数再转换回相同指针类型的指针保证具有其原始值，否则结果指针不能安全地解引用（反向的往返转换不作保证；相同的指针可能具有多个整数表示）。空指针常量 NULL 或整数零不保证产生目标类型的空指针值；为此目的应使用 static_cast 或隐式转换。

4) 任何 std::nullptr_t 类型的值，包括 nullptr，都可以转换为任何整型，如同它是 (void*)0，但任何值，即使是 nullptr，也不能转换为 std::nullptr_t：为此目的应使用 static_cast。

(C++11 起)

5) 任何对象指针类型 T1* 都可以转换为另一个对象指针类型 cv T2*。这完全等同于 static_cast<cv T2*>(static_cast<cv void*>(表达式))（这意味着如果 T2 的对齐要求不比 T1 严格，则指针的值不会改变，并且将结果指针转换回其原始类型会产生原始值）。在任何情况下，只有当解引用的值是类型可访问时，结果指针才能安全地解引用。

6) 类型为 T1 的左值(C++11前)泛左值(C++11起)表达式可以转换为对另一种类型 T2 的引用。结果是 *reinterpret_cast<T2*>(p)，其中 p 是指向表达式指定的对象或函数的“指向 T1 的指针”类型的指针。不实现或(C++17起)创建临时对象，不进行复制，不调用构造函数或转换函数。只有当结果引用是类型可访问时，才能安全地访问它。

7) 任何函数指针都可以转换为指向不同函数类型的指针。结果未指定，但将此类指针转换回指向原始函数类型的指针会产生指向原始函数的指针。只有当其函数类型与原始函数类型调用兼容时，结果指针才能安全地调用。

8) 在某些实现上（特别是，在任何符合 POSIX 要求的系统上，如 dlsym 所要求），函数指针可以转换为 void* 或任何其他对象指针，反之亦然。如果实现支持双向转换，则转换为原始类型会产生原始值，否则结果指针不能安全地解引用或调用。

9) 任何指针类型的空指针值都可以转换为任何其他指针类型，从而产生该类型的空指针值。请注意，空指针常量 nullptr 或任何其他 std::nullptr_t 类型的值不能用 reinterpret_cast 转换为指针：为此目的应使用隐式转换或 static_cast。

10) 成员函数指针可以转换为不同类型的不同成员函数的指针。转换回原始类型会产生原始值，否则结果指针不能安全使用。

11) 指向某个类 T1 的成员对象的指针可以转换为指向另一个类 T2 的另一个成员对象的指针。如果 T2 的对齐不比 T1 严格，则转换回原始类型 T1 会产生原始值，否则结果指针不能安全使用。

与所有转换表达式一样，结果是

如果目标类型是左值引用类型或函数类型的右值引用(C++11 起)，则为左值；

如果目标类型是对象类型的右值引用，则为将亡值；

(C++11 起)

否则为纯右值。

[编辑] 类型别名

[编辑] 类型可访问性

如果类型 T_ref 与以下任何类型相似，则通过类型为 T_ref 的左值(C++11前)泛左值(C++11起)可以类型可访问动态类型为 T_obj 的对象：

char
unsigned char

std::byte

(C++17 起)

T_obj
与 T_obj 对应的有符号或无符号类型

如果程序试图通过其不可类型访问的左值(C++11前)泛左值(C++11起)读取或修改对象的存储值，则行为未定义。

此规则支持基于类型的别名分析，其中编译器假设通过一种类型的泛左值读取的值不会被写入不同类型的泛左值所修改（受上述例外情况的约束）。

请注意，许多 C++ 编译器放宽了此规则，作为非标准语言扩展，允许通过联合体的非活动成员进行错误类型访问（此类访问在 C 中不是未定义的）。

[编辑] 调用兼容性

如果满足以下任何条件，则类型 T_call 与函数类型 T_func 调用兼容：

T_call 与 T_func 是同一类型。

T_func* 可以通过函数指针转换转换为 T_call*。

(C++17 起)

如果通过其函数类型与被调用函数定义类型不调用兼容的表达式调用函数，则行为未定义。

[编辑] 注释

假设满足对齐要求，除了少数几个处理指针可互转对象的情况外，reinterpret_cast 不会改变指针的值。

struct S1 { int a; } s1;
struct S2 { int a; private: int b; } s2; // not standard-layout
union U { int a; double b; } u = {0};
int arr[2];
 
int* p1 = reinterpret_cast<int*>(&s1); // value of p1 is "pointer to s1.a" because
                                       // s1.a and s1 are pointer-interconvertible
 
int* p2 = reinterpret_cast<int*>(&s2); // value of p2 is unchanged by reinterpret_cast
                                       // and is "pointer to s2". 
 
int* p3 = reinterpret_cast<int*>(&u);  // value of p3 is "pointer to u.a":
                                       // u.a and u are pointer-interconvertible
 
double* p4 = reinterpret_cast<double*>(p3); // value of p4 is "pointer to u.b": u.a and
                                            // u.b are pointer-interconvertible because
                                            // both are pointer-interconvertible with u
 
int* p5 = reinterpret_cast<int*>(&arr); // value of p5 is unchanged by reinterpret_cast
                                        // and is "pointer to arr"

对实际不指定适当类型对象（例如通过 reinterpret_cast 获得的对象）的泛左值执行指定非静态数据成员或非静态成员函数的类成员访问会导致未定义行为。

struct S { int x; };
struct T { int x; int f(); };
struct S1 : S {};    // standard-layout
struct ST : S, T {}; // not standard-layout
 
S s = {};
auto p = reinterpret_cast<T*>(&s); // value of p is "pointer to s"
auto i = p->x; // class member access expression is undefined behavior;
               // s is not a T object
p->x = 1; // undefined behavior
p->f();   // undefined behavior
 
S1 s1 = {};
auto p1 = reinterpret_cast<S*>(&s1); // value of p1 is "pointer to the S subobject of s1"
auto i = p1->x; // OK
p1->x = 1;      // OK
 
ST st = {};
auto p2 = reinterpret_cast<S*>(&st); // value of p2 is "pointer to st"
auto i = p2->x; // undefined behavior
p2->x = 1;      // undefined behavior

许多编译器在这种情况下会发出“严格别名”警告，尽管从技术上讲，此类构造与通常称为“严格别名规则”的段落之外的其他内容相悖。

严格别名和相关规则的目的是启用基于类型的别名分析，如果程序可以有效地创建两个不相关类型的指针（例如，int* 和 float*）同时存在并且都可以用于加载或存储相同内存的情况，那么这种分析就会被破坏（参见 SG12 反射器上的这封电子邮件）。因此，任何看似能够创建这种情况的技术必然会引发未定义行为。

当需要将对象的字节解释为不同类型的值时，可以使用 std::memcpy 或 std::bit_cast(C++20起)。

double d = 0.1;
std::int64_t n;
static_assert(sizeof n == sizeof d);
// n = *reinterpret_cast<std::int64_t*>(&d); // Undefined behavior
std::memcpy(&n, &d, sizeof d);               // OK
n = std::bit_cast<std::int64_t>(d);          // also OK

如果实现提供 std::intptr_t 和/或 std::uintptr_t，则从对象类型指针或 cv void 到这些类型的转换始终是定义良好的。但是，对于函数指针不作保证。

(C++11 起)

在 C 中，聚合复制和赋值访问整个聚合对象。但在 C++ 中，此类操作始终通过成员函数调用执行，该调用访问各个子对象而不是整个对象（或者，对于联合体，复制对象表示，即通过 unsigned char）。

[编辑] 关键词

reinterpret_cast

[编辑] 示例

演示 reinterpret_cast 的一些用法

运行此代码

#include <cassert>
#include <cstdint>
#include <iostream>
 
int f() { return 42; }
 
int main()
{
    int i = 7;
 
    // pointer to integer and back
    std::uintptr_t v1 = reinterpret_cast<std::uintptr_t>(&i); // static_cast is an error
    std::cout << "The value of &i is " << std::showbase << std::hex << v1 << '\n';
    int* p1 = reinterpret_cast<int*>(v1);
    assert(p1 == &i);
 
    // pointer to function to another and back
    void(*fp1)() = reinterpret_cast<void(*)()>(f);
    // fp1(); undefined behavior
    int(*fp2)() = reinterpret_cast<int(*)()>(fp1);
    std::cout << std::dec << fp2() << '\n'; // safe
 
    // type aliasing through pointer
    char* p2 = reinterpret_cast<char*>(&i);
    std::cout << (p2[0] == '\x7' ? "This system is little-endian\n"
                                 : "This system is big-endian\n");
 
    // type aliasing through reference
    reinterpret_cast<unsigned int&>(i) = 42;
    std::cout << i << '\n';
 
    [[maybe_unused]] const int &const_iref = i;
    // int &iref = reinterpret_cast<int&>(
    //     const_iref); // compiler error - can't get rid of const
    // Must use const_cast instead: int &iref = const_cast<int&>(const_iref);
}

可能的输出

The value of &i is 0x7fff352c3580
42
This system is little-endian
42

[编辑] 缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告	应用于	发布时的行为	正确的行为
CWG 195	C++98	函数指针之间的转换和对象指针不允许	改为条件支持
CWG 658	C++98	指针转换的结果未指定（除了转换回原始类型）	为指针提供规范其指向的类型满足对齐要求
CWG 799	C++98	不清楚哪个同一性转换可以通过 reinterpret_cast 完成	已明确
CWG 1268	C++11	reinterpret_cast 只能将左值转换为引用类型	右值也允许
CWG 2780	C++98	reinterpret_cast 不能将函数左值转换为其他引用类型	允许
CWG 2939	C++17	reinterpret_cast 可以将纯右值转换为右值引用类型	不允许

[编辑] 参考文献

C++23 标准 (ISO/IEC 14882:2024)

7.6.1.10 Reinterpret cast [expr.reinterpret.cast]

C++20 标准 (ISO/IEC 14882:2020)

7.6.1.9 Reinterpret cast [expr.reinterpret.cast]

C++17 标准 (ISO/IEC 14882:2017)

8.2.10 Reinterpret cast [expr.reinterpret.cast]

C++14 标准 (ISO/IEC 14882:2014)

5.2.10 Reinterpret cast [expr.reinterpret.cast]

C++11 标准 (ISO/IEC 14882:2011)

5.2.10 Reinterpret cast [expr.reinterpret.cast]

C++98 标准 (ISO/IEC 14882:1998)

5.2.10 Reinterpret cast [expr.reinterpret.cast]

C++03 标准 (ISO/IEC 14882:2003)

5.2.10 Reinterpret cast [expr.reinterpret.cast]

[编辑] 另请参阅

`const_cast` 转换	添加或删除 const[编辑]
`static_cast` 转换	执行基本转换[编辑]
`dynamic_cast` 转换	执行检查的多态转换[编辑]
显式转换	类型之间的宽容转换[编辑]
标准转换	从一种类型到另一种类型的隐式转换[编辑]
bit_cast (C++20)	将一种类型的对象表示重新解释为另一种类型的对象表示 (函数模板) [编辑]

编译器支持
自由（freestanding）与宿主（hosted）
语言
标准库
标准库头文件
具名要求
特性测试宏 (C++20)
语言支持库
概念库 (C++20)
诊断库
内存管理库
元编程库 (C++11)
通用工具库
容器库
迭代器库
范围库 (C++20)
算法库
字符串库
文本处理库
数值库
日期和时间库
输入/输出库
文件系统库 (C++17)
并发支持库 (C++11)
执行控制库 (C++26)
技术规范
符号索引
外部库

cppreference.cn

命名空间

变体

视图

操作

`reinterpret_cast` 转换

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[编辑] 调用兼容性

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[编辑] 示例

[编辑] 缺陷报告

[编辑] 参考文献

[编辑] 另请参阅

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