C++ 四种类型转换及使用场景

1、static_cast

编译时类型检查的显式转换，可用于基本类型之间的转换（如 int 转 float）,类层次结构中的向上转换（派生类指针转为基类指针），类层次结构中合法的向下转换（无虚函数时，需确保安全）。

#include<iostream>
using namespace std;

int main() {
    float f = 3.14;
    int i = static_cast<int>(f);  // 显式类型转换 float -> int

    std::cout << "原始 float 值: " << f << std::endl;
    std::cout << "转换后的 int 值: " << i << std::endl;

    return 0;
}

2、dynamic_cast

用于类层次中具有虚函数的类型之间的转换，安全的向下转换（基类转派生类）会在运行时检查类型，通常用于多态时判断实际对象类型。如果转换失败，返回 nullptr（指针）或抛出 bad_cast（引用）。

#include<iostream>
using namespace std;

class Base {
public:
    virtual void foo() {
        std::cout << "Base::foo()" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    void foo() override {
        std::cout << "Derived::foo()" << std::endl;
    }

    void bar() {
        std::cout << "Derived::bar()" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Base* b = new Derived();  // 基类指针指向派生类对象

    // 使用 dynamic_cast 尝试将 Base* 转换为 Derived*
    Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b);

    if (d != nullptr) {
        std::cout << "转换成功，调用 Derived 成员函数:" << std::endl;
        d->foo();  // 调用重写后的 foo()
        d->bar();  // 调用派生类特有的函数
    } else {
        std::cout << "转换失败" << std::endl;
    }

    delete b;
    return 0;
}

3、const_cast

用于移除或添加 const 或 volatile 限定符，常用于需要调用非 const 函数的情况下绕过 const 限定。去除 const 并修改值是未定义行为，除非原始对象本身不是 const。

#include<iostream>
using namespace std;

void modify(int* p) {
    *p = 10;  // 修改指针指向的值
}

int main() {
    const int x = 5;

    std::cout << "原始 x = " << x << std::endl;

    // 尝试通过 const_cast 去除 const 并修改 x
    modify(const_cast<int*>(&x));  // ⚠️ 危险：修改 const 对象，未定义行为

    std::cout << "修改后 x = " << x << std::endl;

    return 0;
}

4、reinterpret_cast

执行极端的低层次转换，例如指针类型之间、整数与指针之间，不做任何类型检查，极其危险。仅在对底层表示有绝对控制时使用。错误使用会导致严重错误或崩溃。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int i = 65;  // 十进制 65 = 0x41，ASCII 是 'A'
    char* p = reinterpret_cast<char*>(&i);  // 将 int 指针转换为 char 指针

    // 输出 int 的原始值
    cout << "int i = " << i << endl;

    // 输出 int i 的每个字节的值（以十六进制）
    cout << "Bytes of i in memory:" << endl;
    for (size_t j = 0; j < sizeof(int); ++j) {
        printf("Byte %zu: 0x%02x (char: %c)\n", j, static_cast<unsigned char>(p[j]),
               isprint(p[j]) ? p[j] : '.');
    }

    return 0;
}

5、四种类型转换及使用场景