這是一篇關于 static_cast 用法的文章。本文會從基礎概念到常見應用場景全覆蓋，并附上代碼示例以方便理解。

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C++ 中的 static_cast 用法詳解

在 C++ 中，static_cast 是一種顯式類型轉換運算符，主要用于在編譯期進行類型安全的轉換。相比 C 風格的強制類型轉換，static_cast 更加清晰、安全，并且更容易被編譯器檢查出不合理的轉換。

1. 基本語法

static_cast<目標類型>(表達式)

• 目標類型：你希望轉換成的類型（可以是基本數據類型、自定義類型指針、引用等）。
• 表達式：原始的值或對象。

2. 使用場景

2.1 基本數據類型之間的轉換

static_cast 可用于數值類型之間的安全轉換，比如 int 轉 double，char 轉 int 等。

#include <iostream>
using namespace std;int main() {int i = 42;double d = static_cast<double>(i); // int -> doublecout << d << endl; // 輸出 42double pi = 3.14;int pi_int = static_cast<int>(pi); // double -> intcout << pi_int << endl; // 輸出 3
}

🔹 優點：編譯期可檢查，不會隱式丟失類型信息（但轉換可能會丟精度）。

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2.2 指針和引用之間的轉換（已知類型層次）

如果兩個類型之間有繼承關系，可以用 static_cast 在 向上轉型（子類 → 父類）和 向下轉型（父類 → 子類）之間轉換，但向下轉型的安全性需要開發者自己保證。

#include <iostream>
using namespace std;class Base {
public:virtual void show() { cout << "Base\n"; }
};
class Derived : public Base {
public:void show() override { cout << "Derived\n"; }
};int main() {Derived d;Base* pb = static_cast<Base*>(&d); // 向上轉型：安全pb->show(); // 輸出 DerivedDerived* pd = static_cast<Derived*>(pb); // 向下轉型：需確保 pb 本來指向 Derivedpd->show(); // 輸出 Derived
}

? 注意：

• 向上轉型是安全的。
• 向下轉型如果類型不匹配，使用后果未定義（此時應考慮 dynamic_cast）。

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2.3 用于枚舉類型與整型之間的轉換

enum Color { Red = 1, Green = 2, Blue = 3 };int main() {Color c = Green;int val = static_cast<int>(c); // 枚舉 -> intColor c2 = static_cast<Color>(2); // int -> 枚舉
}

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2.4 禁用隱式類型轉換時，進行顯式轉換

當類中定義了 explicit 構造函數或禁止隱式轉換時，可以用 static_cast 來顯式調用。

#include <iostream>
using namespace std;class Meter {
public:explicit Meter(double v) : value(v) {}double value;
};int main() {// Meter m1 = 5.0; // 編譯錯誤，因為 explicit 阻止了隱式轉換Meter m2 = static_cast<Meter>(5.0); // 顯式轉換成功cout << m2.value << endl;
}

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2.5 避免 void* 指針的隱式轉換問題

#include <iostream>
using namespace std;int main() {double pi = 3.14;void* pv = &pi; // 任意類型都能轉 void*double* pd = static_cast<double*>(pv); // void* -> double*cout << *pd << endl; // 輸出 3.14
}

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3. 與其他類型轉換的對比

轉換方式	特點	類型安全性	運行時檢查
C 風格 (T)expr	簡短，但混亂	較低	無
static_cast	編譯期檢查，可讀性高	較高	無
dynamic_cast	限制于多態類型，用于安全向下轉型	高	有（RTTI 檢查）
const_cast	用于添加/移除 const/volatile	中	無
reinterpret_cast	低級轉換（位級別重解釋）	低	無

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4. 注意事項

1. 不做運行時類型檢查，向下轉型錯誤會導致未定義行為。
2. 盡量減少不必要的類型轉換，類型設計應盡量避免頻繁 cast。
3. 如果需要安全的向下轉型，考慮使用 dynamic_cast。

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5. 總結

static_cast 是 C++ 中推薦使用的編譯期類型轉換方式，主要適用于：

• 基本類型之間的轉換
• 枚舉 ? 整型
• 繼承體系內已知安全的指針/引用轉換
• void* 與其他指針類型的轉換
• 處理 explicit 構造函數的顯式調用

它明確表明了這里需要進行類型轉換的意圖，同時在編譯期進行類型檢查，提高了代碼的可維護性和可讀性。