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C++-类型转换

backend 2025/9/8 5:38:53

1. C语言中的类型转换

在C语言中，如果赋值运算符左右两侧类型不同，或者形参与实参类型不匹配，或者返回值类型与接收返回值类型不一致时，就需要发生类型转化，C语言中总共有两种形式的类型转换：隐式类型转换和显式类型转换。
1. 隐式类型转化：编译器在编译阶段自动进行，能转就转，不能转就编译失败
2. 显式类型转化：需要用户自己处理

void Test ()
{int i = 1;// 隐式类型转换double d = i;printf("%d, %.2f\n" , i, d);int* p = &i;// 显示的强制类型转换int address = (int) p;printf("%x, %d\n" , p, address);
}

缺陷：转换的可视性比较差，所有的转换形式都是以一种相同形式书写，难以跟踪错误的转换

2. 为什么C++需要四种类型转换

C风格的转换格式很简单，但是有不少缺点的：
1. 隐式类型转化有些情况下可能会出问题：比如数据精度丢失
2. 显式类型转换将所有情况混合在一起，代码不够清晰因此C++提出了自己的类型转化风格，注意因为C++要兼容C语言，所以C++中还可以使用C语言的转化风格。

3. C++强制类型转换

标准C++为了加强类型转换的可视性，引入了四种命名的强制类型转换操作符：
static_cast
reinterpret_cast
const_cast
dynamic_cast

3.1 static_cast

static_cast用于非多态类型的转换（静态转换），编译器隐式执行的任何类型转换都可用 static_cast，但它不能用于两个不相关的类型进行转换

特点：
在编译时进行类型检查
不能移除const属性
用于基本数据类型之间的转换
用于有继承关系的类指针或引用之间的转换

int i = 10;
double d = static_cast<double>(i); // 基本类型转换class Base {};
class Derived : public Base {};
Base* base = new Derived;
Derived* derived = static_cast<Derived*>(base); // 向下转型

3.2 reinterpret_cast

reinterpret_cast操作符通常为操作数的位模式提供较低层次的重新解释，用于将一种类型转换为另一种不同的类型

特点：
不进行任何类型检查
可以将指针转换为整数，反之亦然
用于函数指针之间的转换
应尽量避免使用，除非明确知道自己在做什么

int main()
{double d = 12.34;int a = static_cast<int>(d);cout << a << endl;// 这里使用static_cast会报错，应该使用reinterpret_cast//int *p = static_cast<int*>(a);int *p = reinterpret_cast<int*>(a);return 0;
}

3.3 const_cast

const_cast最常用的用途就是删除变量的const属性，方便赋值

特点：
只能改变const或volatile属性
不能改变基本类型
常用于调用历史遗留的未使用const正确性的API

const int a = 10;
int* b = const_cast<int*>(&a); // 移除const属性
*b = 20; // 未定义行为，实际不应修改原const变量的值void print(char* str); // 历史遗留函数
const char* c = "hello";
print(const_cast<char*>(c)); // 合法使用

3.4 dynamic_cast

dynamic_cast用于将一个父类对象的指针/引用转换为子类对象的指针或引用(动态转换)
向上转型：子类对象指针/引用->父类指针/引用(不需要转换，赋值兼容规则)
向下转型：父类对象指针/引用->子类指针/引用(用dynamic_cast转型是安全的)
注意：
1. dynamic_cast只能用于父类含有虚函数的类
2. dynamic_cast会先检查是否能转换成功，能成功则转换，不能则返回0

特点：
运行时进行类型检查
需要类有虚函数（多态类型）
转换失败时返回nullptr（指针）或抛出异常（引用）
相比static_cast更安全但性能开销更大

class Base { virtual void dummy() {} };
class Derived : public Base {};Base* base = new Derived;
Derived* derived = dynamic_cast<Derived*>(base); // 安全向下转型
if (derived) {// 转换成功
}

注意：

强制类型转换关闭或挂起了正常的类型检查，每次使用强制类型转换前，程序员应该仔细考虑是否还有其他不同的方法达到同一目的，如果非强制类型转换不可，则应限制强制转换值的作用域，以减少发生错误的机会。强烈建议：避免使用强制类型转换

3.5 总结

转换类型	主要应用场景
static_cast	基本类型转换、非多态类型转换、向上转型
dynamic_cast	多态类型的安全向下转型
const_cast	移除或添加const/volatile属性
reinterpret_cast	低级别的不安全转换，如指针与整数互转

4. RTTI

RTTI：Run-time Type identification的简称，即：运行时类型识别。
C++通过以下方式来支持RTTI：
1. typeid运算符
2. dynamic_cast运算符
3. decltype

注意事项：
需要编译器支持RTTI
可能带来一定的性能开销
过度使用可能表明设计存在问题

5. 常见面试题

1. C++中的4中类型转化分别是：_________、_________、_________、_________

答案：static_cast、reinterpret_cast、const_cast、dynamic_cast

2. 说说4中类型转化的应用场景。

static_cast：当需要基本数据类型转换，或者类层次结构中的向上转型（子类指针/引用转为父类指针/引用）时使用。
dynamic_cast：当需要在多态类型（含有虚函数的类）中进行安全的向下转型（父类指针/引用转为子类指针/引用）时使用。
const_cast：当需要移除或添加const或volatile属性时使用，常用于与历史遗留代码交互。
reinterpret_cast：当需要进行低级别的、不安全的类型转换时使用，如指针与整数之间的转换、函数指针之间的转换等。