c++ static_cast 用法及举例

c++ static_cast 用法及举例

static_cast 是 C++ 中的一种类型转换运算符，主要用于在编译时进行类型转换。它比传统的 C 风格强制转换更安全，因为 static_cast 会在编译时检查类型转换的合法性，从而避免一些不安全的转换。然而，static_cast 不会进行运行时检查，因此它不能用于某些需要运行时类型信息的场景（如向下类型转换的多态类）。

static_cast 的基本用法

语法：

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T static_cast<T>(expression);

• T 是目标类型。

• expression 是需要转换的表达式。

static_cast 的适用场景

1. 基本类型转换：如将 int 转换为 float，或将 double 转换为 int。

2. 类继承体系中的向上转换：将派生类对象转换为基类对象（隐式转换也可以完成）。

3. 用户自定义类型转换：通过类的构造函数或转换运算符进行的类型转换。

static_cast 的限制

• 不能用于多态类的向下转换：如果需要向下转换（从基类指针/引用转换为派生类指针/引用），必须使用 dynamic_cast。

• 不能用于不相关的类型转换：static_cast 要求转换的类型之间必须有合法的转换路径。

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示例代码

以下是一些常见的 static_cast 使用场景：

1. 基本类型转换

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int main() {
    int i = 10;
    float f = static_cast<float>(i);  // 将 int 转换为 float
    cout << "float value: " << f << endl;

    double d = 3.14159;
    int j = static_cast<int>(d);  // 将 double 转换为 int（截断小数部分）
    cout << "int value: " << j << endl;

    return 0;
}

2. 类继承体系中的向上转换

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class Base {
public:
    virtual void show() {
        cout << "Base::show()" << endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    void show() override {
        cout << "Derived::show()" << endl;
    }
};

int main() {
    Derived d;
    Base* basePtr = static_cast<Base*>(&d);  // 派生类指针转换为基类指针
    basePtr->show();  // 调用虚函数

    return 0;
}

3. 用户自定义类型转换

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class Distance {
public:
    int feet;
    float inches;
    Distance(int f, float i) : feet(f), inches(i) {}
};

int main() {
    Distance d(5, 6.5);
    int totalInches = static_cast<int>(d.feet * 12) + static_cast<int>(d.inches);
    cout << "Total inches: " << totalInches << endl;

    return 0;
}

4. 错误的转换示例

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class A {};
class B {};

int main() {
    A a;
    B* bPtr = static_cast<B*>(&a);  // 错误：A 和 B 之间没有继承关系
    return 0;
}

这个代码会导致编译错误，因为 A 和 B 之间没有合法的转换路径。

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static_cast 的特点

1. 安全性：

   • static_cast 在编译时检查类型转换的合法性，避免了不安全的转换。

   • 但它不会进行运行时检查，因此不能用于需要运行时类型信息的场景（如多态类的向下转换）。

2. 效率：

   • static_cast 是一种静态类型转换，不会引入运行时开销，因此效率较高。

3. 适用范围：

   • 适用于基本类型转换、向上类型转换和用户自定义类型转换。

   • 不适用于多态类的向下转换（需要 dynamic_cast）。

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总结

static_cast 是 C++ 中一种非常强大且安全的类型转换方式，适用于大多数需要类型转换的场景。它通过编译时检查确保类型转换的合法性，但不支持运行时类型检查。如果你需要安全的类型转换，且不需要运行时检查，static_cast 是一个很好的选择。