C++类型转换 xxx_cast

 

在 C++ 中，static_cast、dynamic_cast、const_cast 和 reinterpret_cast 是四种不同的类型转换运算符，它们各自有着不同的用途和特点，下面为你详细介绍：

 

1. static_cast

功能和用途

 

static_cast 是编译时类型转换运算符，用于执行一些较为常规的类型转换，在编译时就确定转换结果。它可以用于以下几种常见情况：

 

• 基本数据类型转换：如将 int 转换为 double，或者将 float 转换为 int 等。
• 类层次结构中的转换：包括向上转换（从派生类到基类）和向下转换（从基类到派生类），不过向下转换时不进行运行时类型检查，需要开发者确保转换的安全性。
• 显式的类型转换：例如将 void* 指针转换为其他类型的指针。

2. dynamic_cast

功能和用途

 

dynamic_cast 是运行时类型转换运算符，主要用于在类层次结构中进行安全的向下转换（从基类指针或引用转换为派生类指针或引用）。它会在运行时检查转换是否合法，如果合法则返回转换后的指针或引用，否则返回空指针（对于指针类型）或抛出 std::bad_cast 异常（对于引用类型）。dynamic_cast 依赖于运行时类型信息（RTTI），因此要求目标类必须有虚函数。

#include <iostream>

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

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

int main() {
    Base* basePtr = new Derived();
    Derived* derivedPtr = dynamic_cast<Derived*>(basePtr);
    if (derivedPtr) {
        derivedPtr->print();
    }
    delete basePtr;
    return 0;
}

 

3. const_cast

功能和用途

 

const_cast 主要用于修改对象的 const 或 volatile 限定符。它可以将 const 对象转换为非 const 对象，或者将 volatile 对象转换为非 volatile 对象。不过需要注意的是，使用 const_cast 去除 const 限定符后修改原本 const 的对象是未定义行为，除非该对象本身不是 const 的。

#include <iostream>

void printNonConst(int& num) {
    std::cout << "Non-const num: " << num << std::endl;
}

int main() {
    const int num = 10;
    int& nonConstNum = const_cast<int&>(num);
    // 注意：修改 num 是未定义行为，这里仅作演示
    // nonConstNum = 20; 
    printNonConst(nonConstNum);
    return 0;
}

 

4. reinterpret_cast

功能和用途

 

reinterpret_cast 是一种非常危险的类型转换运算符，它可以将任何指针类型转换为其他指针类型，甚至可以将指针转换为整数类型，或者将整数类型转换为指针类型。这种转换仅仅是重新解释内存中的二进制数据，不进行任何类型检查和转换逻辑，因此使用时需要非常谨慎，否则可能会导致未定义行为。

#include <iostream>

int main() {
    int num = 10;
    int* numPtr = &num;
    // 将指针转换为整数
    long long intPtrValue = reinterpret_cast<long long>(numPtr);
    std::cout << "Pointer value as integer: " << intPtrValue << std::endl;
    // 将整数转换回指针
    int* newNumPtr = reinterpret_cast<int*>(intPtrValue);
    std::cout << "Value through new pointer: " << *newNumPtr << std::endl;
    return 0;
}

 

区别总结

类型检查时机

 

• static_cast：编译时进行类型转换，不进行运行时检查。
• dynamic_cast：运行时进行类型检查，确保转换的安全性。
• const_cast：编译时进行转换，不涉及运行时类型检查。
• reinterpret_cast：编译时进行转换，不进行类型检查，只是简单地重新解释内存数据。

安全性

 

• static_cast：在向下转换时不保证安全性，需要开发者自行确保转换的正确性。
• dynamic_cast：提供较高的安全性，会在运行时检查转换是否合法。
• const_cast：如果不正确使用（如修改原本 const 的对象）会导致未定义行为。
• reinterpret_cast：非常危险，使用不当很容易导致未定义行为。

使用场景

 

• static_cast：适用于基本数据类型转换、类层次结构中的常规转换等。
• dynamic_cast：主要用于类层次结构中的安全向下转换。
• const_cast：用于去除对象的 const 或 volatile 限定符。
• reinterpret_cast：在需要进行底层的指针或整数类型转换时使用，但要谨慎使用。