C++中的类型转换

一、 std::dynamic_pointer_cast

1、用途与意义:

用于在继承体系中进行类型转换，支持多态。
它使用运行时类型识别（RTTI），在转换时会进行类型检查。只有当目标类型是源类型的实际派生类型时，转换才会成功。如果转换不合法，返回 nullptr。
适用于类层次结构中的智能指针转换，尤其是父类和子类之间的转换。

2、用法:

std::shared_ptr<Derived> derivedPtr = std::dynamic_pointer_cast<Derived>(basePtr);

3、示例程序:

#include <iostream>
#include <memory>class Base {
public:virtual ~Base() = default;  // 为了支持多态virtual void show() const { std::cout << "Base class" << std::endl; }
};class Derived : public Base {
public:void show() const override { std::cout << "Derived class" << std::endl; }
};int main() {std::shared_ptr<Base> basePtr = std::make_shared<Derived>();// 使用 dynamic_pointer_cast 进行类型转换std::shared_ptr<Derived> derivedPtr = std::dynamic_pointer_cast<Derived>(basePtr);if (derivedPtr) {derivedPtr->show();  // 输出: Derived class} else {std::cout << "Conversion failed!" << std::endl;}return 0;
}

4、输出:

Derived class

5、说明:

std::dynamic_pointer_cast 会尝试将 basePtr（类型为 std::shared_ptr）转换为 std::shared_ptr。如果成功，返回指向 Derived 对象的智能指针，否则返回空指针。

二、std::static_pointer_cast

1、用途与意义:

用于在类层次结构中进行类型转换，但转换过程是编译时检查的，不涉及运行时类型识别。
适用于静态类型转换，比如从基类指针到派生类指针，或者对已知类型进行转换。对于没有多态的类或已经明确知道转换合法时使用。

2、用法:

std::shared_ptr<Derived> derivedPtr = std::static_pointer_cast<Derived>(basePtr);

3、示例程序:

#include <iostream>
#include <memory>class Base {
public:virtual void show() const { std::cout << "Base class" << std::endl; }
};class Derived : public Base {
public:void show() const override { std::cout << "Derived class" << std::endl; }
};int main() {std::shared_ptr<Base> basePtr = std::make_shared<Derived>();// 使用 static_pointer_cast 进行类型转换std::shared_ptr<Derived> derivedPtr = std::static_pointer_cast<Derived>(basePtr);derivedPtr->show();  // 输出: Derived classreturn 0;
}

4、输出:

Derived class

5、说明:

std::static_pointer_cast 是在编译时检查类型的，适用于已知类型转换。这里，basePtr 确实指向一个 Derived 对象，因此转换是合法的。

三、std::reinterpret_pointer_cast

1、用途与意义:

用于进行类型间的强制转换，允许在不考虑类层次结构的情况下转换不同类型的指针。
这种转换是非常低级的，通常用于特殊情况，比如类型不匹配但你确信转换是安全的时。它不进行任何类型检查，因此需要特别小心使用。

2、用法:

std::shared_ptr<Derived> derivedPtr = std::reinterpret_pointer_cast<Derived>(basePtr);

3、示例程序

#include <iostream>
#include <memory>class Base {
public:virtual void show() const { std::cout << "Base class" << std::endl; }
};class Derived {
public:void display() const { std::cout << "Derived class" << std::endl; }
};int main() {std::shared_ptr<Base> basePtr = std::make_shared<Base>();// 使用 reinterpret_pointer_cast 强制转换std::shared_ptr<Derived> derivedPtr = std::reinterpret_pointer_cast<Derived>(basePtr);derivedPtr->display();  // 输出: Derived classreturn 0;
}

4、输出

Derived class

5、说明:

std::reinterpret_pointer_cast 直接将 std::shared_ptr 强制转换为 std::shared_ptr，即使它们之间没有继承关系。需要谨慎使用此方法，因为它绕过了类型检查。

四、总结与对比

转换方法	使用场景	类型检查	示例
std::dynamic_pointer_cast	用于多态类之间的类型转换，支持运行时检查	运行时检查	从基类指针转换为派生类指针
std::static_pointer_cast	用于已知类型之间的转换，或类间的静态类型转换	编译时检查	基类指针到派生类指针的转换（已知转换合法）
std::reinterpret_pointer_cast	强制转换，不做类型检查，适用于不相关类型间的转换	无检查	强制转换不同类型的指针