C++ 类型转换 - 技术栈

A. 隐式标准转换（Standard Conversion Sequence）

整型提升

cpp 复制代码

char c = 'A';
int  i = c;          // char → int 提升，无警告
std::cout << i;      // 65

整型 ↔ 浮点

cpp 复制代码

double d = 3;        // int → double
int    n = 3.14;     // double → int，截断为 3

数组退化（array-to-pointer）

cpp 复制代码

int a[4] = {1,2,3,4};
int* p = a;          // 数组名退化为 int*

指针转换

cpp 复制代码

int  x = 0;
int* p = &x;
void* pv = p;        // int* → void* 隐式

一句话规则：无需写任何关键字，编译器自动完成；只在"安全"场景下出现。

B. 用户定义转换（User-Defined Conversion）

转换构造函数

cpp 复制代码

struct Length {
    double m;
    Length(double x) : m(x) {}   // 转换构造
};
Length L = 42.0;     // double → Length，隐式

转换函数

cpp 复制代码

struct Money {
    double amount;
    explicit operator double() const { return amount; }
};
Money m{100};
double d = static_cast<double>(m);   // 必须显式

一句话规则：把"别的类型→本类型"写成构造函数；把"本类型→别的类型"写成 operator T()。

坑点：explicit 能堵住隐式，但挡不住显式 cast。

C. 继承体系里的三种 cast

向上转型（Up-cast）

cpp 复制代码

struct Base { virtual ~Base() = default; };
struct Derived : Base {};

Derived d;
Base*   pb = &d;     // 隐式安全

向下转型（Down-cast）

cpp 复制代码

Base* pb = new Derived;
Derived* pd = dynamic_cast<Derived*>(pb);   // 安全，失败返回 nullptr

交叉转型（Cross-cast）

cpp 复制代码

struct A { virtual ~A() = default; };
struct B : virtual A {};
struct C : virtual A {};
struct D : B, C {};

D  obj;
B* pb = &obj;
C* pc = dynamic_cast<C*>(pb);  // B→C，成功

一句话规则：

向上永远安全；
向下/交叉用 dynamic_cast，否则 UB。

D. 对象切片（Slicing）

cpp 复制代码

struct Person { std::string name = "base"; };
struct Student : Person { int id = 42; };

Student s;
Person  p = s;      // 只拷贝 Person 部分，id 丢失
std::cout << p.name;   // base

一句话规则：把派生类对象 按值赋给/传参给 基类就会切片，改为指针/引用可避免。

E. 四种显式 cast

static_cast（编译期检查）

cpp 复制代码

int   i = 10;
double d = static_cast<double>(i);

dynamic_cast（运行期 RTTI）

cpp 复制代码

Base* pb = new Derived;
Derived* pd = dynamic_cast<Derived*>(pb);

const_cast（仅改 cv 限定）

cpp 复制代码

const int ci = 5;
int* modifiable = const_cast<int*>(&ci);   // 注意：改值 UB

reinterpret_cast（位级重解释）

cpp 复制代码

int  n = 0x1234;
int* p = &n;
std::uintptr_t v = reinterpret_cast<std::uintptr_t>(p);

一句话规则：

数值/枚举/指针用 static_cast；
跨继承用 dynamic_cast；
去 const 用 const_cast；
位级解释用 reinterpret_cast。

F. 模板与转换（enable_if / concepts）

cpp 复制代码

template<class T>
auto abs_val(T v)
    -> std::enable_if_t<std::is_signed_v<T>, T>
{
    return v < 0 ? -v : v;
}

C++20 Concepts 写法：

cpp 复制代码

template<std::signed_integral T>
T abs_val(T v) { return v < 0 ? -v : v; }

一句话规则：用 type traits 或 concepts 在编译期把"能否转换"写成约束。

G. C++20 bit_cast

cpp 复制代码

float f = 3.14f;
uint32_t u = std::bit_cast<uint32_t>(f);   // 与 memcpy 等效，安全

一句话规则：把 TriviallyCopyable 类型的位模式按字节搬到另一个同样大小的类型，零开销、无 UB。

使用速查表

需求	推荐	禁止
数值互转	static_cast	C-style
派生→基类	隐式或 static_cast	---
基类→派生	dynamic_cast	static_cast（可能 UB）
去掉 const	const_cast	reinterpret_cast
位级重解释	bit_cast / reinterpret_cast	C-style
模板约束	enable_if / concepts	---

把示例直接拷进小文件即可独立编译运行。