static_cast在编译期进行无运行时检查的类型转换,适用于确定类型的向上转型或基本类型转换;dynamic_cast在运行时通过RTTI确保安全的向下转型,仅用于多态类型,性能较低但更安全。

在c++中,类型转换是常见操作,但与c语言的强制类型转换不同,C++提供了四个专门的关键字来实现更安全、更明确的类型转换:static_cast、dynamic_cast、const_cast 和 reinterpret_cast。它们各有用途,尤其 static_cast 和 dynamic_cast 在类继承体系中使用频繁,但功能和机制有本质区别。
static_cast:静态类型转换
static_cast 是在编译期完成的类型转换,适用于已知类型之间安全或合理的转换。它不进行运行时类型检查,因此效率高,但需要程序员确保转换的正确性。
常见用途包括:
例如:
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class Base {}; class Derived : public Base {}; <p>Derived d; Base<em> b = static_cast<Base</em>>(&d); // 合法,向上转型</p>
注意:static_cast 也可用于向下转换(down-cast),但若目标类型不匹配,结果未定义,不安全。
dynamic_cast:动态类型转换
dynamic_cast 主要用于继承体系中的安全向下转型或跨继承转换,它在运行时通过 RTTI(Run-Time Type Information)检查对象的实际类型,确保转换的安全性。
它的使用有严格条件:
- 目标类型必须是指针或引用
- 基类必须是多态的(即至少有一个虚函数)
转换成功返回合法指针或引用,失败时指针转为 nullptr,引用抛出 std::bad_cast 异常。
示例:
class Base { public: virtual ~Base() {} // 必须有虚函数 }; class Derived : public Base {}; <p>Base<em> b = new Base(); Derived</em> d = dynamic_cast<Derived*>(b); if (d) { // 转换成功 } else { // 转换失败,b 实际不是 Derived 类型 }</p>
由于 dynamic_cast 需要运行时检查,性能低于 static_cast,但更安全,适合不确定对象实际类型时使用。
两者核心区别
- 时机不同:static_cast 在编译期处理,dynamic_cast 在运行期判断
- 安全性不同:static_cast 不检查,依赖程序员;dynamic_cast 自动验证,更安全
- 性能不同:static_cast 快,dynamic_cast 慢
- 限制不同:dynamic_cast 要求多态类型,static_cast 无此限制
其他两个类型转换关键字
const_cast:唯一能移除或添加 const、volatile 属性的转换。常用于调用第三方接口时临时去除 const 限定,但修改原本 const 的对象属于未定义行为。
const int a = 10; int* p = const_cast<int*>(&a); // *p = 20; // 危险!原对象是 const
reinterpret_cast:最危险的转换,用于完全不相关类型的重新解释,如指针转整数、函数指针转 void* 等。依赖底层表示,可移植性差,应尽量避免。
int i = 42; char* c = reinterpret_cast<char*>(&i); // 将 int 地址当作 char 指针
基本上就这些。理解这四种 cast 的适用场景,有助于写出更清晰、更安全的 C++ 代码。尤其在涉及继承和多态时,优先考虑 dynamic_cast 做向下转型,而 static_cast 更适合确定类型的转换。不复杂但容易忽略细节。