十类型转换¶

C++ 提供了四种命名的类型转换操作符

1. `static_cast<T>(value)`¶

这是最常见的转换，用于在相关的类型之间进行转换，例如数字类型之间、指针类型之间（向上或向下转型）。它在编译时进行类型检查，但不提供运行时检查。

应用:

基本数据类型转换。
类层次结构中的向上转型（子类指针转为父类指针，总是安全的）。
类层次结构中的向下转型（父类指针转为子类指针，不安全，需要程序员保证转换的正确性）。

C++
double d = 3.14;
int i = static_cast<int>(d); // double -> int

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

Derived d_obj;
Base* b_ptr = &d_obj;

// 向上转型 (Upcasting) - 隐式转换通常也可以，但显式更清晰
Base* b_ptr2 = static_cast<Base*>(&d_obj);

// 向下转型 (Downcasting) - 不安全！
// 只有当 b_ptr 确定指向一个 Derived 对象时才安全
Derived* d_ptr = static_cast<Derived*>(b_ptr);

2. `dynamic_cast<T>(value)`¶

专门用于处理多态（即含有虚函数的类）的类层次结构中的向下转型。它在运行时进行类型检查，如果转换不安全（即父类指针并非指向所期望的子类对象），它会返回 nullptr（对于指针）或抛出 std::bad_cast 异常（对于引用）。

应用: 安全地将父类指针/引用转换为子类指针/引用。

C++
class Base { public: virtual ~Base() {} }; // 必须有虚函数
class Derived : public Base {};
class Another : public Base {};

Base* b_ptr = new Derived();
Base* b_ptr2 = new Another();

// 转换成功，因为 b_ptr 确实指向 Derived 对象
Derived* d_ptr = dynamic_cast<Derived*>(b_ptr);
if (d_ptr) {
    std::cout << "Cast to Derived successful." << std::endl;
}

// 转换失败，返回 nullptr，因为 b_ptr2 指向 Another 对象
Derived* d_ptr2 = dynamic_cast<Derived*>(b_ptr2);
if (!d_ptr2) {
    std::cout << "Cast to Derived failed." << std::endl;
}

delete b_ptr;
delete b_ptr2;

3. `const_cast<T>(value)`¶

用于添加或移除变量的 const 或 volatile 属性。这是唯一能做到这一点的 C++ 转换。滥用它可能会导致未定义行为。

应用: 当你需要调用一个没有 const 重载的函数，但你确定该函数不会修改对象时。

C++
void print(char* str) {
    std::cout << str << std::endl;
}

int main() {
    const char* my_str = "Hello, World!";
    // print(my_str); // 编译错误！不能将 const char* 传给 char*
    print(const_cast<char*>(my_str)); // 正确，但要保证 print 函数不会修改 str
}

警告: 如果你用 const_cast 去掉了 const 属性，然后试图修改一个本身被定义为 const 的对象，结果是未定义的。

4. `reinterpret_cast<T>(value)`¶

这是最危险的转换，它允许任意指针类型之间的转换，甚至可以将指针转换为整数，反之亦然。它基本上只是重新解释内存中的位模式，不进行任何类型检查。

应用: 底层代码、与硬件交互、或者一些非常规的转换。应极力避免使用。

C++
int i = 0x12345678;
int* p_i = &i;

// 将 int 指针转换为 char 指针
char* p_c = reinterpret_cast<char*>(p_i);

// 在小端机器上，p_c[0] 的值会是 0x78
std::cout << std::hex << static_cast<int>(p_c[0]) << std::endl;

// 将地址转换为整数
uintptr_t addr = reinterpret_cast<uintptr_t>(p_i);
std::cout << "Address: " << addr << std::endl;

5. 总结¶

操作符	用途	安全性	推荐用途
`static_cast`	常规转换	✅ 安全（编译期检查）	基本类型、类层次结构转换
`dynamic_cast`	RTTI 转换（多态）	✅ 运行时检查	父类指针 → 子类指针
`const_cast`	添加/移除 const/volatile	⚠️ 稍不当会出错	去掉 const 修饰
`reinterpret_cast`	重新解释内存	❌ 危险	指针、底层位级转换等

十 类型转换¶

1. static_cast<T>(value)¶

2. dynamic_cast<T>(value)¶

3. const_cast<T>(value)¶

4. reinterpret_cast<T>(value)¶