C++四种类型转换：static_cast、 dynamic_cast const cast、 reinterpret_cast

转换类型	语法	主要用途	安全性
static_cast	static_cast(expr)	基本类型转换、父子类指针 / 引用转换（不检查动态类型）	相对安全
dynamic_cast	dynamic_cast(expr)	安全的向下转型（运行时类型检查）、交叉转型	最安全
const_cast	const_cast(expr)	移除或添加 const/volatile	限定符需谨慎使用
reinterpret_cast	reinterpret_cast(expr)	任意类型指针 / 引用转换、指针与整数互转（强制重新解释内存）	最不安全

详细描述与示例

1. static_cast

详解：

用于基本类型转换 （如 int 转 double）。

用于父子类之间的指针 / 引用转换（但不进行运行时类型检查，可能导致未定义行为）。

可用于显式调用隐式转换（如构造函数或类型转换运算符）。

示例：

cpp 复制代码

// 基本类型转换
int num = 10;
double d = static_cast<double>(num);  // int → double

// 父子类转换（可能不安全）
class Base {};
class Derived : public Base {};

Derived* derived = new Derived();
Base* base = static_cast<Base*>(derived);  // 向上转型（安全）

Base* basePtr = new Base();
Derived* derivedPtr = static_cast<Derived*>(basePtr);  // 向下转型（不安全）

注意事项：

不检查动态类型，向下转型时若对象实际类型不匹配会导致未定义行为。

不能移除 const/volatile 限定符。

2. dynamic_cast

详解：

主要用于安全的向下转型 （从基类指针 / 引用转为派生类指针 / 引用）。

运行时检查类型（需虚函数表支持，因此基类必须至少有一个虚函数）。

若转换失败：

指针返回 nullptr。

引用抛出 std::bad_cast 异常。

示例：

cpp 复制代码

class Base { virtual void func() {} };  // 必须有虚函数
class Derived : public Base {};

Base* base = new Derived();
Derived* derived = dynamic_cast<Derived*>(base);  // 成功，返回有效指针

Base* basePtr = new Base();
Derived* derivedPtr = dynamic_cast<Derived*>(basePtr);  // 失败，返回 nullptr

// 引用转换示例
Base& baseRef = *basePtr;
try {
    Derived& derivedRef = dynamic_cast<Derived&>(baseRef);  // 抛出 std::bad_cast
} catch (const std::bad_cast& e) {
    std::cerr << e.what() << std::endl;
}

注意事项：

仅适用于多态类型（含虚函数的类）。

性能开销高于 static_cast，因为需要运行时类型信息（RTTI）。

3. const_cast

详解：

唯一能移除或添加 const/volatile 限定符 的转换。

主要用于修改通过 const 指针 / 引用传递的对象（需确保原对象非 const）。

示例：

cpp 复制代码

// 移除 const（危险！）
const int* constPtr = new int(10);
int* nonConstPtr = const_cast<int*>(constPtr);
*nonConstPtr = 20;  // 若原对象非 const，则安全；否则行为未定义

// 添加 const
int x = 5;
int* ptr = &x;
const int* constPtr2 = const_cast<const int*>(ptr);  // *constPtr2 不可修改

注意事项：

若对真正的 const 对象使用 const_cast 并修改，会导致未定义行为。

仅用于指针或引用，不可用于值类型。

4. reinterpret_cast

详解：

执行最底层的强制类型转换 （如指针转整数、不同类型指针互转）。

不进行任何类型检查，完全依赖程序员确保安全性。

可能导致不可移植的代码（如不同平台指针大小不同）。

示例：

cpp 复制代码

// 指针转整数
int* ptr = new int(42);
uintptr_t intValue = reinterpret_cast<uintptr_t>(ptr);  // 指针转整数

// 不同类型指针互转（极其危险）
double d = 3.14;
double* dPtr = &d;
int* iPtr = reinterpret_cast<int*>(dPtr);  // 直接重新解释内存

// 函数指针转换（平台依赖）
void (*funcPtr)() = nullptr;
int (*intFuncPtr)(int) = reinterpret_cast<int(*)(int)>(funcPtr);

注意事项：

几乎所有 reinterpret_cast 的使用都是危险的，应尽量避免。

常用于底层编程（如系统调用、驱动开发）。

总结

转换类型	适用场景	安全性建议
static_cast	基本类型转换、明确的继承关系转换	谨慎使用向下转型
dynamic_cast	安全的多态类型转换	优先使用（需虚函数支持）
const_cast	临时移除 const 限定符	仅用于合法的非 const 对象
reinterpret_cast	底层系统编程	尽量避免，仅作为最后手段