【C/C++】具有C风格的强制类型转换：显式类型转换、隐式类型转换，C语言强制类型转换

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前言：本专栏记录了博主C++从初阶到高阶完整的学习历程，会发布一些博主学习的感悟、碰到的问题、重要的知识点，和大家一起探索C++这门程序语言的奥秘。这个专栏将记录博主C++语法、高阶数据结构、STL的学习过程，正所谓“万丈高楼平地起”嘛，我们话不多说，继续进行C++阶段的学习。本文我们不讲C++主线的内容，我们来拓展一下或者说整理一下我们学习时C/C++时经常会提到的一些专有名词，例如形参、实参，显式类型转换和隐式类型转换类型转换，内置类型等等。

C++的两个参考文档：

老朋友（非官方文档）：cplusplus 官方文档（同步更新）：cppreference

正文

在C语言中，类型转换分为显式类型转换和隐式类型转换两种方式。C++ 也支持这些 C 风格的转换，但推荐使用更安全的 C++ 风格类型转换操作符。

具有C风格的强制类型转换：式类型转换、隐式类型转换

一、隐式类型转换 (Implicit Type Conversion)

隐式类型转换，又称自动类型转换，是编译器在不需要程序员显式指定的情况下自动进行的类型转换。

常见场景：

• 赋值时类型不匹配
• 表达式中有不同类型的操作数
• 函数调用时实参与形参类型不匹配

int i = 42;
double d = i;  // 隐式将int转换为double

float f = 3.14f;
double sum = f + d;  // 隐式将f提升为double

void func(double x);
func(i);  // 隐式将int转换为double

转换规则：

算术转换 (Arithmetic Conversion)：

1、小类型向大类型转换；

2、整型向浮点型转换；

3、有符号向无符号转换（可能导致意外结果）。

整数提升 (Integer Promotion)：

1、char、short 等小整型在运算时自动提升为 int。

二、显式类型转换 (Explicit Type Conversion)

使用强制类型转换运算符显式指定转换。

C 风格强制转换语法：

(type_name) expression
// 或
type_name (expression)  // C++ 中可用

我们举个例子：

double d = 3.14159;
int i = (int)d;  // 显式将double转换为int，截断小数部分

float f = 1.5f;
int j = int(f);  // C++风格的写法，效果相同

unsigned int u = 0xffffffff;
int k = (int)u;  // 可能产生负数

注意：

1、强制转换会绕过编译器的类型检查；

2、可能导致数据丢失或未定义行为；

3、指针类型转换非常危险。

int x = 10;
char *p = (char *)&x;  // 危险：可能违反严格别名规则

三、C++ 中的改进（对比）

C++ 提供了四种更安全的类型转换操作符：

1、static_cast —— 用于良性转换 2、const_cast —— 去除 const 属性 3、dynamic_cast —— 用于多态类型的向下转换 4、reinterpret_cast —— 低层重新解释（最危险）

double d = 3.14;
int i = static_cast<int>(d);  // C++推荐方式

实践

1. 尽量避免使用 C 风格的强制转换；
2. 优先使用隐式转换（当安全时）；
3. 必须显式转换时，C++ 中优先使用 static_cast 等新式转换；
4. 特别注意指针和整型之间的转换；
5. 注意有符号和无符号类型之间的转换陷阱。

详解显式类型转换与隐式类型转换

一、隐式类型转换

隐式类型转换又称自动类型转换，是编译器在不需要程序员显式指定的情况下自动进行的类型转换。

1、常见的隐式类型转换场景

(1) 算术转换 (Arithmetic Conversion)

当表达式中包含不同类型的操作数时发生：

int i = 5;
double d = 2.5;
double result = i + d;  // i被隐式转换为double

(2) 赋值转换 (Assignment Conversion)

当赋值运算符两侧类型不一致时：

int i;
double d = 3.14;
i = d;  // d被隐式转换为int，小数部分被截断

(3) 函数调用转换 (Function Call Conversion)

实参与形参类型不匹配时：

void func(double x);
func(5);  // int 5被隐式转换为double 5.0

(4) 返回类型转换 (Return Conversion)

返回类型与函数声明类型不一致时：

double func() 
{
    return 5;  // int 5被隐式转换为double 5.0
}

2、隐式转换的规则体系

(1) 整数提升 (Integer Promotion)

• char、short等小整型自动提升为int

char c1 = 'A', c2 = 'B';
int result = c1 + c2;  // char提升为int再相加

(2) 寻常算术转换 (Usual Arithmetic Conversion)

按以下优先级转换（低→高）：

1. bool、char、short → int
2. int → unsigned int
3. unsigned int → long
4. long → unsigned long
5. unsigned long → long long
6. long long → unsigned long long
7. 整型 → float
8. float → double
9. double → long double

(3) 有符号与无符号转换

unsigned int u = 10;
int i = -5;
if (i < u) 
{  // i被转换为unsigned int，结果可能出乎意料
   // 这里可能不会执行
}

3、隐式转换的风险

int i = 300;
char c = i;  // 可能溢出，结果依赖于实现

二、显式类型转换

显式类型转换是程序员明确指定的类型转换，也称为强制类型转换。

1、C风格的显式转换

语法：

(type_name) expression
// 或
type_name (expression)  // C++风格

(1) 基本类型转换

double d = 3.14159;
int i = (int)d;  // 截断小数部分，i=3

(2) 指针类型转换

int x = 10;
char *p = (char *)&x;  // 重新解释内存

(3) 函数指针转换

void (*func_ptr)() = (void (*)())some_function;

2、C++风格的显式转换

C++提供了四种更安全的转换操作符——

(1) static_cast

用于良性转换，编译时检查：

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

(2) const_cast

移除const/volatile属性：

const int ci = 10;
int *pi = const_cast<int*>(&ci);

(3) dynamic_cast

用于多态类型的安全向下转换：

Base* b = new Derived();
Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b);

(4) reinterpret_cast

低层重新解释，最危险：

int i = 10;
float f = reinterpret_cast<float&>(i);

3、显式转换的风险示例

(1) 数据截断

double d = 3.9;
int i = (int)d;  // i=3，小数部分丢失

(2) 指针误用

int x = 0x12345678;
char *p = (char *)&x;
if (*p == 0x78) 
{  
    // 依赖于字节序
   // 在小端机器上成立
}

(3) 类型双关 (Type Punning)

float f = 3.14f;
unsigned u = *(unsigned *)&f;  // 违反严格别名规则

三、实践方面的建议

1. 优先使用隐式转换：当转换安全且意图明显时
2. 慎用显式转换：特别是指针和引用类型的转换
3. C++推荐使用新式转换：比C风格转换更安全
4. 注意数值范围：确保目标类型能容纳转换后的值
5. 避免类型双关：使用union或memcpy替代危险指针转换
6. 使用static_assert检查：C++11起可用

static_assert(sizeof(int) == 4, "int must be 4 bytes");

四、典型面试问题

1、以下代码的输出是什么？

unsigned int u = 10;
int i = -5;
if (i < u) 
{
    printf("True");
} 
else 
{
    printf("False");
}

答案：可能输出"False"（因 i 被转换为很大的unsigned值）。

2、如何安全地将float的位模式转换为int？

float f = 3.14f;
int i;
memcpy(&i, &f, sizeof(f));  // 安全方式

结尾

往期回顾：

由于往期回顾的博客太多了，这里就只放前一篇博客的链接啦——

【C/C++】深入详解内置类型和自定义类型

关于C++的四种强制转换类型，大家可以去看这位大佬的博客，比较易懂——

【C++】深度解析C++的四种强制转换类型（小白一看就懂！！）

往期回顾（本文涉及的一些往期博客）

C风格的强制类型转换：

【C/C++】初识C++（三）：C++入门内容收尾——const引用，指针和引用关系梳理，inline(内联函数)，nullptr替代NULL

C语言中的强制类型转换：

变量的一些知识点整理（续）、算术操作符、赋值操作符：=和复合赋值、单目操作符以及强制类型转换的知识点总结

结语：本文内容到这里就全部结束了。本文博主带大家回顾了介绍C语言时就登场，一直到现在都有不少戏份的强制类型转换，C++中具有C风格的强制类型转换：显式类型转换、隐式类型转换。