面试题：C++ 中四种类型转换的使用场景？

在 C++ 中，类型转换（Type Casting）用于将一种数据类型转换为另一种数据类型。C++ 提供了四种类型转换运算符：static_cast、dynamic_cast、const_cast 和 reinterpret_cast。每种类型转换都有其特定的使用场景和注意事项。

1. `static_cast`

用途：用于编译时的类型转换，通常用于相关类型之间的转换。
使用场景：
- 基本数据类型之间的转换（如 int 转 double）。
- 指针或引用之间的向上转型（Upcasting，派生类指针/引用转基类指针/引用）。
- 显式调用构造函数或转换运算符。
示例：

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

  Base* base = new Derived();
  Derived* derived = static_cast<Derived*>(base); // 向下转型（不安全）

2. `dynamic_cast`

用途：用于运行时类型检查，通常用于多态类型之间的转换。
使用场景：
- 指针或引用之间的向下转型（Downcasting，基类指针/引用转派生类指针/引用）。
- 检查转换是否成功（失败时返回 nullptr 或抛出异常）。
要求：
- 基类必须包含至少一个虚函数（多态类型）。
示例：

  Base* base = new Derived();
  Derived* derived = dynamic_cast<Derived*>(base); // 向下转型
  if (derived) {
      // 转换成功
  } else {
      // 转换失败
  }

3. `const_cast`

用途：用于添加或移除 const 或 volatile 修饰符。
使用场景：
- 移除 const 修饰符以修改常量对象。
- 将 const 指针或引用转换为非 const 指针或引用。
注意事项：
- 修改原本为常量的对象可能导致未定义行为。
示例：

  const int x = 10;
  int* y = const_cast<int*>(&x); // 移除 const 修饰符
  *y = 20; // 未定义行为，因为 x 原本是常量

4. `reinterpret_cast`

用途：用于低级别的类型转换，通常用于不相关类型之间的转换。
使用场景：
- 指针类型之间的转换（如 int* 转 char*）。
- 整数和指针之间的转换。
注意事项：
- 不进行任何类型检查，可能导致未定义行为。
- 通常用于底层编程或特定硬件操作。
示例：

  int x = 42;
  char* p = reinterpret_cast<char*>(&x); // int* 转 char*

5. 总结对比

类型转换	使用场景	注意事项
`static_cast`	基本类型转换、向上转型、显式调用构造函数或转换运算符	向下转型不安全，需确保类型兼容
`dynamic_cast`	多态类型之间的向下转型，运行时类型检查	基类必须包含虚函数，失败时返回 `nullptr` 或抛出异常
`const_cast`	添加或移除 `const` 或 `volatile` 修饰符	修改原本为常量的对象可能导致未定义行为
`reinterpret_cast`	低级别类型转换，不相关类型之间的转换	不进行类型检查，可能导致未定义行为，通常用于底层编程