C++ 提供了四种显式强制类型转换运算符（static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast），相比 C 风格的强制转换（(类型)表达式），它们更具针对性、可读性和安全性，能让转换意图更清晰，且编译器可提供更严格的检查。
1、static_cast - 静态转换
用于编译器可在编译时确定安全性的转换，不涉及运行时类型检查，是最常用的转换方式。
语法：static_cast<目标类型>(源表达式)
1.1 基本数据类型转换（如数值类型之间的转换）
int a = static_cast<int>(3.14); // double → int（截断小数）
double b = static_cast<double>(a); // int → double
1.2 非 const 类型之间的转换（如派生类与基类的向上转型）
class Base {};
class Derived : public Base {};Derived d;
Base* b_ptr = static_cast<Base*>(&d); // 派生类指针 → 基类指针（向上转型，安全）
1.3 空指针转换为目标类型指针
int* p = static_cast<int*>(nullptr); // 空指针 → int* 空指针
1.4 显式触发隐式转换
将 void* 转换为具体类型指针
void* void_ptr = new int(10);
int* int_ptr = static_cast<int*>(void_ptr); // void* → int*（需确保类型匹配）
1.5 危险用法警示
// 危险：不相关指针转换
double* pd = new double(3.14);
int* pi = static_cast<int*>(pd); // 编译错误！static_cast禁止不相关指针转换// 正确做法：使用reinterpret_cast（但需谨慎）
int* pi2 = reinterpret_cast<int*>(pd);// 向下转型（基类 → 派生类）时不检查类型安全性，可能导致未定义行为
Base b;
Derived* d_ptr = static_cast<Derived*>(&b); // 编译通过，但运行时访问 d_ptr 可能崩溃
2、dynamic_cast - 动态转换
用于多态场景下的类型转换（主要是向下转型），依赖虚函数表（vtable）在运行时检查类型兼容性，是唯一具有运行时检查能力的转换。
语法：dynamic_cast<目标类型>(源表达式)
转换规则：
- 向上转型（派生类 → 基类）
与 static_cast 效果相同，总是成功。 - 向下转型（基类 → 派生类）
- 若源指针 / 引用实际指向的对象类型与目标类型匹配，则转换成功。
- 若不匹配：指针转换返回 nullptr，引用转换抛出 std::bad_cast 异常。
class Base { public: virtual ~Base() {} }; // 必须有虚函数！
class Derived : public Base { public: void derivedFunc() {} };Base* bPtr = new Derived; // 实际指向一个Derived对象// 安全的下行转换
Derived* dPtr = dynamic_cast<Derived*>(bPtr);
if (dPtr != nullptr) { // 必须检查是否转换成功！dPtr->derivedFunc(); // 安全调用
}// 对于引用，失败会抛出 std::bad_cast 异常
try {Derived& dRef = dynamic_cast<Derived&>(*bPtr);dRef.derivedFunc();
} catch (const std::bad_cast& e) {std::cerr << "Conversion failed: " << e.what() << std::endl;
}
3、const_cast - 常量转换
专门用于移除或添加变量的 const 或 volatile 属性，仅能用于指针或引用（不能直接转换对象）。
语法：const_cast<目标类型>(源表达式)
功能与用途
- 移除 const 属性（最常见）。
- 添加 const 属性（通常没必要，因为可以隐式添加）。
3.1 典型使用场景
用于调用历史遗留函数，这些函数参数不是 const，但你确知不会修改传入的对象。
// 一个古老的、无法修改的库函数
void legacyFunction(char* str) {// 这个函数承诺不会修改str，但参数没写成const char*
}void modernFunction(const char* str) {// legacyFunction(str); // 错误：不能将const char*传递给char*legacyFunction(const_cast<char*>(str)); // 不得已而为之：移除const
}
3.2 绝不能用于修改一个原本就是 const 的对象
const int a = 10;
int* p = const_cast<int*>(&a);
*p = 20; // 未定义行为！a 是 const 对象，禁止修改
当指针指向的对象本身是非 const，但被 const 指针引用时，可通过 const_cast 临时移除 const 以修改对象
int c = 30; // 非 const 对象
const int* ptr = &c; // const 指针指向非 const 对象
int* p = const_cast<int*>(ptr);
*p = 40; // 合法：c 本身非 const，修改后 c = 40
4、reinterpret_cast - 重新解释转换
最 “暴力” 的转换方式，直接对底层二进制位进行重新解释，不进行类型检查，完全依赖程序员保证转换的安全性。一般编码规范禁止使用
语法：reinterpret_cast<目标类型>(源表达式)
4.1 在不相关类型的指针之间转换
int* iPtr = new int(0x12345678);
char* cPtr = reinterpret_cast<char*>(iPtr); // 将int*强制解释为char*
// 现在可以通过cPtr访问int的各个字节（用于检查内存布局）
for (int i = 0; i < sizeof(int); ++i) {std::cout << std::hex << (int)*(cPtr + i) << " ";
}
4.2 指针和整数之间的转换
int* ptr = ...;
uintptr_t intValue = reinterpret_cast<uintptr_t>(ptr); // 将指针存入整数
int* ptr2 = reinterpret_cast<int*>(intValue); // 将整数恢复为指针
5、使用规则
- 优先使用
static_cast。它是大部分良好定义转换的首选。 - 在继承体系中进行向下转换时，优先使用
dynamic_cast并检查返回值。 - 尽量避免使用
const_cast和reinterpret_cast。如果必须使用，一定要写满注释说明理由，并确保有充分的测试。 - 绝对不要使用 C 风格的类型转换
(T)expr。如果你的代码中出现了它，应该思考能否用上述四种之一替换。
6、 常见问题
static_cast和dynamic_cast的区别是什么？
- 检查时机：
static_cast是编译时检查，dynamic_cast是运行时检查。 - 适用场景：
static_cast用于一般转换（如基本类型、向上转型）；dynamic_cast仅用于多态类型的向下转型（需基类有虚函数）。 - 安全性：
dynamic_cast更安全（失败时返回nullptr或抛异常）；static_cast向下转型可能导致未定义行为。
-
为什么
dynamic_cast需要基类有虚函数？
dynamic_cast的运行时检查依赖虚函数表（vtable）：每个含虚函数的类的 vtable 中会存储类型信息（type_info），dynamic_cast通过对比源对象和目标类型的type_info判断转换是否合法。若基类无虚函数，则没有 vtable 和类型信息，无法执行运行时检查，因此编译报错。 -
const_cast能修改const对象的值吗？
不能。const_cast仅能移除指针/引用的const属性，但不能改变对象本身的常量性。若对象本身是const（如const int a = 10），通过去 const 后的指针修改它会导致未定义行为（可能崩溃、数据错误或编译器优化导致修改无效）。 -
什么时候需要用
reinterpret_cast？为什么要尽量避免？
reinterpret_cast用于底层二进制位的重新解释（如指针与整数互转、不同类型指针转换），仅在特殊场景（如操作系统内核、硬件交互）中需要。
需避免的原因：- 转换结果依赖平台（不可移植）。
- 无类型检查，极易导致未定义行为（如访问错误类型的内存）。
-
C++ 为什么引入四种新的类型转换，而不是继续使用 C 风格的转换？
主要为了安全性和清晰性。C 风格转换(T)expr过于强大且意图模糊，容易隐藏危险的转换。新的四种转换明确了编程意图（是静态转换？还是动态类型检查？还是移除const？），让编译器能进行更严格的检查，也让代码更容易理解和维护。 -
如果
dynamic_cast对指针转换失败，它会返回什么？对引用呢？
对指针类型使用dynamic_cast失败时，它会返回nullptr。
对引用类型使用失败时，它会抛出std::bad_cast异常。因为不存在“空引用”这个概念。
