【C/C++】类型转换

🧠 C++ 四种类型转换详解

在 C++ 中，为了更安全、更明确地进行类型转换，标准提供了四种命名类型转换操作符。它们分别是：

🔹 1. static_cast

📌 功能：

用于相关类型之间的转换，如基本数据类型、继承体系中的类指针/引用、支持构造函数或类型转换运算符的自定义类型。

✅ 合法用例：

double d = 3.14;
int i = static_cast<int>(d);  // 基本类型转换

class Base {};
class Derived : public Base {};

Derived d_obj;
Base* b = &d_obj;  // 向上转型（派生类对象转基类指针）

// 将基类指针转换为派生类指针（向下转型）
Derived* pd = static_cast<Derived*>(b);

⚠️ 注意事项：

• 不进行运行时检查。
• 可以用来调用单参数构造函数或类型转换运算符。
• 不能用于不相关的类型（如 int* 转 char*）。
• 不能去除 const 或 volatile 属性。
• 若不确定指针实际指向的类型，应优先使用 dynamic_cast。

🔹 2. dynamic_cast

📌 功能：

用于多态类型的向下转型（从基类指针/引用转为派生类指针/引用），并在运行时进行类型检查。

✅ 合法用例：

class Base {
public:
    virtual void foo() {}  // 必须是多态类（有虚函数）
};
class Derived : public Base {};

Base* b = new Derived();
Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b);  // 安全的向下转型
if (d) {
    // 成功转换
}

⚠️ 注意事项：

• 只适用于多态类型（即含有虚函数的类）。
• 如果转换失败，返回 nullptr（对指针）或抛出异常（对引用）。
• 比 static_cast 更安全但性能略差。

🔹 3. reinterpret_cast

📌 功能：

最“危险”的转换方式，用于将一种类型强制解释为另一种类型，通常用于底层操作。

✅ 合法用例：

int i = 42;
void* p = &i;
int* pi = reinterpret_cast<int*>(p);  // 将 void* 转换为 int*

// 函数指针与不同类型的函数指针互转（非常底层用途）

⚠️ 注意事项：

• 通常用于指针之间的转换。
• 不进行类型安全性检查。
• 可能导致未定义行为。
• 应尽量避免使用，除非你清楚自己在做什么。

🔹 4. const_cast

📌 功能：

用于添加或移除变量的 const 或 volatile 属性。

✅ 合法用例：

const int a = 10;
int* b = const_cast<int*>(&a);  // 移除 const 属性
*b = 20;  // ❗❗ 未定义行为！因为原始对象是 const

⚠️ 注意事项：

• 只能用于改变 const 和 volatile 属性。
• 修改原本声明为 const 的对象内容会导致未定义行为。
• 通常用于适配遗留代码中需要非 const 参数的函数。

🧩 总结对比表

📌 推荐使用顺序（按优先级）

1. 避免使用类型转换，设计良好的类和接口可以减少转换需求。
2. 使用 static_cast 替代传统的 (type) 强制转换。
3. 在需要运行时检查的向下转型时使用 dynamic_cast。
4. 除非必要，不要使用 reinterpret_cast 和 const_cast。

💡 示例总结

#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
public:
    virtual void dummy() {}
};

class Derived : public Base {};

int main() {
    // static_cast
    double d = 3.14;
    int i = static_cast<int>(d);

    // dynamic_cast
    Base* base = new Derived();
    Derived* derived = dynamic_cast<Derived*>(base);

    // reinterpret_cast
    int* ip = new int(5);
    void* vp = reinterpret_cast<void*>(ip);
    int* ip2 = reinterpret_cast<int*>(vp);

    // const_cast
    const char* str = "hello";
    char* mutable_str = const_cast<char*>(str);
    
    return 0;
}