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C++的强制类型转换有哪几种?C++ static_cast与dynamic_cast用法【详解】

穿越時空

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发布时间:2026-01-02 17:57:08

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来源于php中文网

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C++四种显式类型转换操作符用途明确:static_cast用于编译期安全转换,dynamic_cast用于多态类型运行时安全向下转型,const_cast仅修改cv限定符,reinterpret_cast按位重解释、最危险。

c++的强制类型转换有哪几种?c++ static_cast与dynamic_cast用法【详解】

C++ 有四种显式强制类型转换操作符:static_cast、dynamic_cast、const_cast 和 reinterpret_cast。它们各自用途明确,不能混用,核心区别在于检查时机(编译期 vs 运行期)、适用场景和安全性。

static_cast:最常用,编译期检查,用于“合理且已知安全”的转换

它适用于编译器能静态验证的类型转换,不进行运行时类型检查,效率高,但不保证逻辑正确性——程序员需确保转换语义合法。

  • 基本类型间转换(如 int → double、double → int)
  • 有明确定义的类类型转换(如通过构造函数或类型转换运算符)
  • 向上转型(派生类指针/引用 → 基类指针/引用),安全且推荐
  • 向下转型(基类指针 → 派生类指针)——仅当程序员100% 确定对象实际类型时才可用,否则行为未定义

示例:

class Base {}; class Derived : public Base {};
Derived d;
Base& b = d;
Derived& dr = static_cast(b); // 合法,因 b 确实绑定到 Derived 对象

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dynamic_cast:专用于多态类型,运行期检查,安全但有开销

只能用于含有至少一个虚函数的类(即多态类型),主要用于安全的向下转型和交叉转型。它在运行时检查对象真实类型,失败时返回 nullptr(指针)或抛出 std::bad_cast(引用)。

  • 只适用于指针或引用类型
  • 基类必须有虚函数(否则编译报错)
  • 向下转型失败时,指针转为 nullptr,可直接判空;引用失败则抛异常
  • 支持跨继承体系的交叉转型(如多重继承中不同基类间的转换)

示例:

Base* pb = new Derived;
Derived* pd = dynamic_cast(pb); // 成功,pd 指向有效对象
Base* pb2 = new Base;
Derived* pd2 = dynamic_cast(pb2); // 失败,pd2 == nullptr

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const_cast:唯一能修改 cv 属性的操作符,慎用

仅用于添加或移除 const 或 volatile 限定符,其他任何转换都会编译失败。常用于调用“本不该修改但接口没加 const”的旧 C 函数,或实现 const 与非 const 成员函数的复用。

  • 不能改变底层数据的 const 性质(比如对真正 const 对象去 const 后修改,是未定义行为)
  • 典型用法:const 成员函数中调用非 const 版本(通过 this 转换)

示例:

const int ci = 42;
int* pi = const_cast(&ci); // 编译通过,但 *pi = 0 是未定义行为

reinterpret_cast:最低级、最危险,按位重解释,几乎不用

它告诉编译器“把这块内存当成另一种类型看待”,不进行任何类型检查或值调整。常见于底层系统编程(如驱动、序列化、指针与整数互转),但极易引发未定义行为。

  • 指针 ↔ 整数(如 uintptr_t)
  • 不同类型的指针之间互转(如 char* ↔ int*)
  • 函数指针类型转换(需谨慎,ABI 相关)
  • 绝不应用于替代 static_cast 或 dynamic_cast

示例:

int x = 0x12345678;
char* p = reinterpret_cast(&x); // 把 int 地址当 char* 读字节

基本上就这些。选哪个 cast,关键看你要做什么:要安全向下转型?用 dynamic_cast;确认类型没问题且追求效率?用 static_cast;改 const?只用 const_cast;真要按位重解释?才考虑 reinterpret_cast —— 并且务必三思。

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