【C++】强制类型转换

🚀前言

大家好！我是 EnigmaCoder。

• 在 C 语言中，我们习惯用 (type)expression 的“粗暴”方式做类型转换，但这种方式安全性不足、意图不明确。C++ 为了更安全、更清晰地控制类型转换，提供了 四种专用的强制类型转换运算符：static_cast、reinterpret_cast、const_cast、dynamic_cast。

🌟static_cast：最常用的“非多态”转换

static_cast 是 最常用 的类型转换运算符，主打 “非多态场景” 的类型转换，编译期间就会做合法性检查，能替代 C 语言中普通的类型转换。

💯适用场景

1. 基本数据类型之间的转换（如 int 和 float 互转）；
2. 将任意类型转换为 void 类型；
3. 空指针（或 void*）与具体类型指针的转换；
4. 类继承体系中 “向上转换”（派生类 → 基类，天然安全）。

💯代码示例

#include <iostream>
using namespace std;int main() {// 1. 基本数据类型转换float floatNum = 3.14f;int intNum = static_cast<int>(floatNum);cout << "float → int: " << intNum << endl; // 输出：3（小数被截断）intNum = 5;floatNum = static_cast<float>(intNum);cout << "int → float: " << floatNum << endl; // 输出：5.0// 2. 空指针与具体指针转换void* voidPtr = nullptr;int* intPtr = static_cast<int*>(voidPtr);cout << "void* → int*: " << intPtr << endl; // 输出：0（nullptr）return 0;
}

💯注意点

• 类继承中 “向下转换”（基类 → 派生类）时，static_cast 不做运行时检查。如果转换逻辑错误，会导致“未定义行为”（此时应该用 dynamic_cast）。

💻reinterpret_case：底层“位模式”的重新解释

reinterpret_cast 主打 “底层位模式的重新解释”，它不做数据转换或类型检查，完全是“按位硬转”，因此风险很高，仅用于特殊底层场景。

💯适用场景

• 不同类型指针/引用之间的“位模式”直接转换；
• 整数与指针之间的底层转换（依赖平台实现，少用）。

💯代码示例

#include <iostream>
using namespace std;int main() {// 1. 字符 → 整数（直接解释 ASCII 位模式）char ch = 'A'; // 'A' 的 ASCII 码是 65int ascii = reinterpret_cast<int&>(ch);cout << "char → int（ASCII 值）: " << ascii << endl; // 输出：65// 2. 指针类型的底层转换（int* → float*）int* intPtr = nullptr;float* floatPtr = reinterpret_cast<float*>(intPtr);cout << "int* → float*: " << floatPtr << endl; // 输出：0（与 intPtr 地址一致）return 0;
}

💯注意点

• reinterpret_cast 完全跳过 C++ 类型系统，极易引发“未定义行为”，仅在硬件操作、二进制协议解析等底层场景使用。

☘️const_cast：专门“移除 const 限定”

const_cast 是“专项工具”——专门用于移除指针或引用的 const（或 volatile）属性，让原本被 const 限制的指针/引用能修改指向的内容。

💯适用场景

• 移除指针的 const 属性；
• 移除引用的 const 属性。

💯代码示例

#include <iostream>
using namespace std;int main() {int num = 100; // 注意：若原对象本身是 const，修改会出问题，这里用非 const 变量演示const int* constPtr = &num;// 移除指针的 const 属性int* normalPtr = const_cast<int*>(constPtr);*normalPtr = 200;cout << "修改后 num: " << num << endl; // 输出：200// 移除引用的 const 属性const int& constRef = num;int& normalRef = const_cast<int&>(constRef);normalRef = 300;cout << "再次修改后 num: " << num << endl; // 输出：300return 0;
}

💯注意点

• 如果原始对象本身声明为 const（如 const int num = 100;），用 const_cast 移除 const 后再修改它，会导致“未定义行为”（程序可能崩溃或结果异常）。

🎋dynamic_cast：运行时的“多态安全转换”

dynamic_cast 主打 “多态类（含虚函数）的运行时类型检查”，主要用于类继承体系中“向上转换”（派生 → 基类）或“向下转换”（基类 → 派生），保证转换的安全性。

💯适用场景

• 类继承中 “向下转换”（基类 → 派生类），运行时检查是否合法；
• 类继承中 “向上转换”（派生 → 基类），效果和 static_cast 一致；
• 多继承场景下的“交叉转换”。

💯代码示例

#include <iostream>
using namespace std;// 基类：必须包含虚函数，才能启用“运行时类型识别（RTTI）”
class Base {
public:virtual void show() { cout << "Base class" << endl; }
};class Derived : public Base {
public:void show() override { cout << "Derived class" << endl; }
};int main() {// 场景1：基类指针指向派生类对象（向下转换合法）Base* basePtr1 = new Derived();Derived* derivedPtr1 = dynamic_cast<Derived*>(basePtr1);if (derivedPtr1 != nullptr) {cout << "dynamic_cast（Base*→Derived*）成功: ";derivedPtr1->show(); // 调用 Derived 的 show()}// 场景2：基类指针指向基类对象（向下转换非法，返回 nullptr）Base* basePtr2 = new Base();Derived* derivedPtr2 = dynamic_cast<Derived*>(basePtr2);if (derivedPtr2 == nullptr) {cout << "dynamic_cast（Base*→Derived*）失败（符合预期）" << endl;}// 释放动态内存delete basePtr1;delete basePtr2;return 0;
}

💯注意点

• dynamic_cast 依赖 “运行时类型信息（RTTI）”，因此基类必须包含虚函数（否则编译报错）；
• 向下转换时，若基类指针实际指向派生类对象，转换成功；否则返回 nullptr（指针场景）或抛出异常（引用场景）。

🦜总结：四种转换的分工

转换运算符	核心作用	场景特点
static_cast	日常非多态转换，编译期检查	最常用、安全（非向下转）
reinterpret_cast	底层位模式重新解释	风险高，仅底层场景用
const_cast	专门移除 const 限定	专项工具，需谨慎修改
dynamic_cast	多态类的运行时安全转换	依赖虚函数，运行时检查