为什么将unsigned char *转换为char *需要reinterpret_cast？

Question

stackoverflow上有很多关于读取和写入unsigned char的帖子。 这些帖子建议使用reinterpret_cast从unsigned char*为char * 。 我想知道为什么需要它，因为两种类型都有相同的大小。

我在Windows和Linux上运行代码，它工作正常（有或没有重新解释转换）。 我错过了什么吗？ 如果没有reinterpret_cast ，有人可以发布一个无效的代码吗？ 注意，我说的是unsigned char （不是unsigned int ）。

#include <iostream>
#include <fstream>

std::ofstream os;
unsigned char *buff = new unsigned char[3]{ 0xe4, 0xe1, 0xd4 };
os.open("image.jpg", std::ios::out | std::ios::binary);

os.write(reinterpret_cast<char*>(buff), 3 * sizeof(unsigned char));
// or: os.write((char*)(buff), 3 * sizeof(unsigned char));
os.close();

std::ifstream file;
memset(buff, 0, 3 * sizeof(unsigned char));

file.open("image.jpg", std::ios::in | std::ios::binary);
file.read(reinterpret_cast<char*>(buff), 3 * sizeof(unsigned char));
//or: file.read((char *)buff, 3 * sizeof(unsigned char));
file.close();

Answer 1

reinterpret_cast从不“需要”; 任何reinterpret_cast可以做的事情都可以通过C风格演员同样完成。

存在特殊的强制转换语法，因为需要reinterpret_cast东西往往是危险的东西，因此可能应该注意代码中的那些点。 reinterpret_cast还可以防止意外删除const ，C样式的强制转换允许你这样做。

Answer 2

为什么将unsigned char *转换为char *需要reinterpret_cast？

C ++是一种打字语言。 尽管有不同的大小， unsigned char和char是不同的类型。 指向unsigned char和指针char也是不同的类型。

C ++语言具有类型安全性。 类型系统旨在通过禁止使用一个对象来防止您犯错，就像它是另一个不相关的类型一样。 存在从某些类型到其他类型的隐式转换，这允许从另一类型的对象创建一种类型的新对象¹ 。 此外，还有明确的转换，当没有隐式转换时，它们允许相同的转换。 其中一个显式转换允许完全绕过类型系统：重新解释转换。

^{1同样，您可以将引用转换为其他类型的新引用。}

char和unsigned char无关。 指向一个指针不能隐式转换为指向另一个指针。 当参数具有另一种类型时，传递一个作为参数是不正确的。 如果您明确告诉编译器忽略类型系统，那么它将无法保护您免受使用错误类型的潜在错误。 在这种情况下，重新解释是有意的，并且（据我所知）并非错误。 正是这些有意的重新解释是重新解释铸造存在的原因。

我想知道为什么需要它，因为两种类型都有相同的大小。

类型的含义并不完全用类型的大小来描述。

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请注意，重新解释转换是不安全的。 处理重新解释的指针/引用时必须遵循许多规则，违反任何规则将导致未定义的行为。 只是因为它在这里可能是正确的，不要假设每次遇到与类型不匹配时都可以使用重新解释。

²另请注意，如果不存在符合类型系统的转换，则C样式转换(char*)buff将重新解释转换。 它也会进行const转换，重新解释转换不行。 这使得C风格的演员阵容更加不安全。 通常建议明确使用您打算使用的强制转换类型（静态，重新解释或常量转换）而不是C样式强制转换，它执行一个或多个组合，具体取决于哪个恰好适合。

如果没有reinterpret_cast，有人可以发布一个无效的代码吗？

如果从程序中删除reinterpret_cast ，那么它将是格式错误的。 该标准并不保证它会起作用。 如果使用不扩展语言的编译器，它可能不起作用。 例如， GCC拒绝编译 。

当然，任何需要reinterpret_cast程序都可以重写，以便在其位置使用C样式，因为² 。

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PS通常情况下，更好的设计可以避免演员阵容。 在这种情况下，您可以使用std::basic_ofstream<unsigned char>和std::basic_ifstream<unsigned char> ，并且不需要强制转换。