C++中的算术转换、其他隐式类型转换和显示转换详解
C++中的类型转换（Type Conversion）是指将一个数据类型的值转换为另一个数据类型的过程，主要包括：
一、算术类型转换（Arithmetic Conversions）
算术类型转换通常发生在算术运算或比较中，称为**“标准转换”（standard conversion），遵循一定的提升规则（promotion rules）**。
转换规则（简化版）：
bool→int- 整型提升：
char、short→int - 两个操作数不同类型时：
- 若一个为浮点型，另一个为整型 → 整型转换为浮点型
- 若一个为
double，另一个为float→float转为double - 若一个为
unsigned且它的值不能用int表示 →int转为unsigned - 否则，
unsigned提升优先级高于signed
示例：
#include <iostream>
int main() {char c = 100;int i = 200;float f = 1.5f;double d = 3.14;auto result1 = c + i; // char → int，结果是 intauto result2 = i + f; // int → float，结果是 floatauto result3 = f + d; // float → double，结果是 doublestd::cout << "result1: " << result1 << "\n"; // 300std::cout << "result2: " << result2 << "\n"; // 201.5std::cout << "result3: " << result3 << "\n"; // 4.64
}
二、其他隐式类型转换（Implicit Conversion）
这是 编译器自动完成 的转换，也叫类型提升（promotion）或类型协同（coercion）。
常见的隐式转换：
| 类型 | 转换方向 | 示例 |
|---|---|---|
| 数值型 | 更大/更精度的数值 | int → double |
| 指针类型 | 派生类 → 基类 | Derived* → Base* |
| 空指针 | nullptr → 任何指针类型 | nullptr → int* |
| 数组/函数 → 指针 | int arr[] → int* |
示例：
void printDouble(double d) {std::cout << "Double: " << d << "\n";
}class Base {};
class Derived : public Base {};int main() {int i = 42;printDouble(i); // int → double（隐式）Derived d;Base* bptr = &d; // Derived* → Base*（隐式）
}
三、显示类型转换（Explicit Conversion / Cast）
你可以显式地指示编译器进行类型转换，有四种标准C++风格的转换方式（推荐），以及一个C风格的转换（不推荐）。
四种C++显式转换：
-
static_cast<T>(expr)
➤ 用于基本类型之间转换、指针/引用向上转换等安全转换。 -
dynamic_cast<T>(expr)
➤ 用于带有虚函数的多态类之间的安全运行时类型检查和向下转换。 -
const_cast<T>(expr)
➤ 添加或去除const、volatile限定符，常用于函数参数处理。 -
reinterpret_cast<T>(expr)
➤ 不安全但允许的位级别转换，如指针与整数之间转换。 -
(T)expr—— C风格强制转换
➤ 组合了上述所有功能，不安全不透明，不推荐使用。
示例：
#include <iostream>
class Base { public: virtual ~Base() {} };
class Derived : public Base { public: void say() { std::cout << "Derived\n"; } };int main() {int i = 100;double d = static_cast<double>(i); // int → doubleBase* b = new Derived();Derived* dptr = dynamic_cast<Derived*>(b); // 安全向下转型if (dptr) dptr->say();const int ci = 42;int* p = const_cast<int*>(&ci); // 去除 const 限定void* vptr = reinterpret_cast<void*>(p); // int* → void*int* iptr = reinterpret_cast<int*>(vptr); // void* → int*delete b;
}
四、总结对比表：
| 转换类型 | 触发方式 | 安全性 | 用途/说明 |
|---|---|---|---|
| 算术转换 | 自动 | 安全 | 数值运算中的标准提升 |
| 隐式转换 | 自动 | 通常安全 | 函数调用/指针/基本类型提升 |
static_cast | 显式 | 安全 | 编译期可检查的转换，如 int→float，向上转型 |
dynamic_cast | 显式 | 安全 | 多态类型的运行时向下转型 |
const_cast | 显式 | 有风险 | 去除 const/volatile |
reinterpret_cast | 显式 | 不安全 | 位级别转换，极端情况用 |
| C风格强制转换 | 显式 | 不推荐 | 混合多个C++转换，缺乏类型安全 |
五、综合例子
下面是一个C++ 示例工程，通过一个模拟图形系统的类结构，演示了**各种类型转换（隐式、算术、显示转换）**的组合使用。代码里有注释，方便理解每一种转换在什么时候触发、为什么安全或者不安全。
定义 shape.h图形类头文件内容如下：
#pragma once
#include <iostream>
#include <string>class Shape {
public:virtual ~Shape() {}virtual void draw() const;
};class Circle : public Shape {
public:Circle(double r);void draw() const override;double getRadius() const;
private:double radius;
};class Rectangle : public Shape {
public:Rectangle(int w, int h);void draw() const override;int area() const;
private:int width, height;
};// 模拟图形渲染系统的底层资源对象
struct RenderHandle {void* data;
};RenderHandle createHandle(int id);
shape.cpp 图形类实现如下：
#include "shape.h"void Shape::draw() const {std::cout << "Drawing Shape\n";
}Circle::Circle(double r) : radius(r) {}
void Circle::draw() const {std::cout << "Drawing Circle with radius: " << radius << "\n";
}
double Circle::getRadius() const {return radius;
}Rectangle::Rectangle(int w, int h) : width(w), height(h) {}
void Rectangle::draw() const {std::cout << "Drawing Rectangle of area: " << area() << "\n";
}
int Rectangle::area() const {return width * height;
}RenderHandle createHandle(int id) {RenderHandle h;h.data = reinterpret_cast<void*>(id); // 显式 reinterpret_castreturn h;
}
main.cpp 主函数演示各种类型转换示例内容如下：
#include "shape.h"
#include <typeinfo>void printDouble(double d) {std::cout << "Double value: " << d << "\n";
}int main() {// 算术类型转换（int → double）int i = 42;double d = i; // 隐式转换printDouble(d); // 参数是 doublefloat f = static_cast<float>(i); // 显式 static_caststd::cout << "Float from int: " << f << "\n";// 基类 → 派生类的动态转换（dynamic_cast）Shape* s = new Circle(3.5);s->draw();if (Circle* c = dynamic_cast<Circle*>(s)) {std::cout << "Radius from casted circle: " << c->getRadius() << "\n";}// const_cast 演示const int ci = 100;int* modifiable = const_cast<int*>(&ci);*modifiable = 999; // 未定义行为，仅演示用std::cout << "Modified const int (unsafe!): " << *modifiable << "\n";// reinterpret_cast 演示int resourceID = 1234;RenderHandle h = createHandle(resourceID);int recoveredID = reinterpret_cast<int>(h.data);std::cout << "Recovered ID from RenderHandle: " << recoveredID << "\n";// 隐式派生 → 基类（安全）Rectangle rect(10, 20);Shape* s2 = ▭s2->draw(); // 虚函数，多态行为delete s;return 0;
}
示例的演示内容如下：
| 场景 | 类型转换 | 涉及关键字/方式 |
|---|---|---|
int → double | 算术隐式转换 | 自动 |
float ← int | 算术显式转换 | static_cast |
Base* ← Derived* | 隐式向上转换 | 自动 |
Derived* ← Base* | 安全运行时转换 | dynamic_cast |
const int* ← int* | 添加/去除 const | const_cast |
void* ←→ int | 指针/整数转换 | reinterpret_cast |
Shape 多态行为 | 虚函数机制 | 隐式 |