reinterpret_cast 比 static_cast 慢吗？

Question

我正在比较 typedef value_type 类的两个指针，它们分别是 T* 或 char16_t 类型。

编译器抱怨我无法比较这两者，因为它们是不同的类型：

'some_type1<char16_t>::value_type*' and 'some_type2<char16_t>::value_type*' lacks a cast

奇怪的是，我不能static_cast<> 介于两者之间：

invalid static_cast from type 'some_type1<char16_t>::value_type*' to type 'char16_t*'

无论我使用reinterpret_cast<> 比较还是仅使用static_cast<> 双方与void* 进行比较，有区别吗？

我在某处读到 reinterpret_cast<> 在运行时完成，但我不确定。

更新

我误以为reinterpret_cast<> 是在运行时完成的。经过进一步讨论，我现在明白它纯粹是一个编译时构造。

但奇怪的是，static_cast<> 也有运行时开销，即通过匹配构造函数将特定对象转换为另一个对象。

例如，您可以将原始int 转换为带有static_cast<> 的向量。这似乎适用于所有static_cast<T>(e) 有效的情况。

Answer 1

我在某处读到 reinterpret_cast 在运行时完成，但我不确定。

不，那是错误的（从你得到的任何来源）。

reinterpret_cast<> 和 static_cast<> 都在编译时解析（正如您从编译器错误中看到的那样）。

static_cast<> 比reinterpret_cast<> 稍慢，因为需要在发出的代码中插入一些针对基类的偏移量计算。

您可能将这与确实在运行时完成的dynamic_cast<> 混淆了，并且执行速度比reinterpret_cast<> 或static_cast<> 慢一些。

Answer 2

即使不涉及自定义类型转换逻辑，static_cast 也可能具有（不明显的）运行时性能。这是因为在多重继承的情况下，static_cast 需要调整基数的偏移量，这需要运行时算法。虽然效果确实微乎其微，但它就在那里。从以下代码示例中可以清楚地看出：

struct Mother {
  virtual ~Mother(); 
  virtual void mother();
};

struct Father { 
  virtual ~Father();
  virtual void father();
};

struct Offspring: Mother, Father {
  void mother();
  void father();
};

void foo(Offspring* offspring) {
  Mother* mother = offspring;
  mother->mother();
}

函数foo()的ASM代码有以下一行：

movq    %rax, -8(%rbp)

这是基本偏移量。如果你移除演员表，你会看到这条线消失了。

另一方面，reinterpret_cast 真正只在编译时强制转换，在程序运行期间没有任何影响。

Answer 3

reinterpret_cast<> 纯粹是编译时转换。您只是在重新解释底层类型是什么，完全回避类型系统。没有可能的运行时方面。

static_cast<> 可以有运行时成本，这取决于你是什么static_cast-ing。如果您正在投射 void*，或通过非多态对象层次结构，则不会产生运行时成本。如果您通过多态对象层次结构进行转换，则由于 vtable 必须在运行时发生偏移量变化。

如果你在层次结构之外进行转换，那么你必须实际创建一个新对象。是否看起来像调用转换函数：

struct A {
    operator B() { /* something */ }
};

A a;
static_cast<B>(a);

或转换构造函数：

static_cast<std::vector<int>>(4);

static_cast<> 创建了一个全新的对象 - 所以肯定需要运行一些代码来执行此操作！