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前言

在 C++ 中，dynamic_cast 和 static_cast 是兩種不同的類型轉換操作符，主要區別體現在類型檢查的時機、安全性和適用場景上。以下是它們的核心區別：

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一、 類型檢查的時機

• dynamic_cast：
  運行時檢查。它會驗證轉換的合法性（比如指針或引用是否指向目標類型的有效對象）。如果轉換非法，對指針返回 nullptr，對引用拋出 std::bad_cast 異常。
  要求類必須有虛函數（即多態類型），否則無法使用。

• static_cast：
  編譯時檢查。它信任開發者對類型安全的保證，不執行運行時檢查。如果轉換非法（比如無關類之間的轉換），可能導致未定義行為（UB）。
  適用于編譯時已知類型關系的場景。

二、安全性

• dynamic_cast：
  更安全，但需要運行時開銷（RTTI）。
  主要用于多態類型的向下轉型（downcast）或交叉轉型（crosscast）。

• static_cast：
  不安全，但性能更高（無運行時開銷）。
  需要開發者自行確保類型兼容性，否則可能導致錯誤。

三、適用場景

dynamic_cast 的典型用途

• 多態類型（有虛函數的類）的向下轉型：

class Base { virtual void foo() {} };
class Derived : public Base {};Base* ptr = new Derived;
Derived* derived_ptr = dynamic_cast<Derived*>(ptr); // 安全向下轉型

• 處理繼承層次中的交叉轉換（如多重繼承中的兄弟類轉換）。

static_cast 的典型用途

• 基本類型的顯式轉換（如 double → int）：

double d = 3.14;
int i = static_cast<int>(d);

• 非多態類型的指針/引用轉換（需確保類型兼容）：

Derived* d = new Derived;
Base* b = static_cast<Base*>(d); // 向上轉型（安全，無需 dynamic_cast）

• 顯式反向轉換（如 void* → int*）：

void* vptr = some_address;
int* iptr = static_cast<int*>(vptr);

四、代碼示例對比

向下轉型（多態類型）

class Base { virtual void foo() {} }; // 必須有多態性（虛函數）
class Derived : public Base {};Base* base_ptr = new Derived;// 使用 dynamic_cast（安全，但需要虛函數）
Derived* derived_ptr1 = dynamic_cast<Derived*>(base_ptr); // 成功// 使用 static_cast（不安全，但強制轉換）
Derived* derived_ptr2 = static_cast<Derived*>(base_ptr); // 可能未定義行為（若實際類型不匹配）

class Base { virtual void foo() {} };
class Derived : public Base {};Base* ptr = new Derived;
Derived* derived_ptr = dynamic_cast<Derived*>(ptr); // 安全向下轉型

非多態類型轉換

class A {};
class B : public A {};A* a_ptr = new B;
B* b_ptr = static_cast<B*>(a_ptr);   // 編譯通過，但無運行時檢查
// B* b_ptr = dynamic_cast<B*>(a_ptr); // 錯誤：A 不是多態類型（無虛函數）

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總結

特性	dynamic_cast	static_cast
類型檢查時機	運行時	編譯時
安全性	高（失敗返回 nullptr 或拋異常）	低（依賴開發者保證）
性能	有運行時開銷（RTTI）	無開銷
適用類型	多態類型（需虛函數）	任意類型（包括非多態）
典型用途	向下轉型、交叉轉型	基本類型轉換、顯式向上/向下轉型

優先選擇 static_cast，除非需要處理多態類型的不確定轉換（此時用 dynamic_cast）。