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• 2025/04/16 First Version

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前言

在 C++ 中，型別轉換（type casting）是一個重要但容易被誤用的主題。筆者近期在學習SDL的時候，發現 static_cast 和 dynamic_cast這兩種新語法。原來除了傳統的 C-style cast還有這種高級功能，經過資料查找和實際使用後，本文將透過實例與語言對照，深入探討這兩者的差異與適用情境。

🔁 C-style cast 與 static_cast

傳統的 C-style cast 語法如下：

int x = (int)3.14;

這種寫法簡單快速，但有幾個缺點：

• 難以閱讀與維護
• 編譯器難以針對潛在錯誤給出警告
• 安全性低，容易誤轉造成未定行為（Undefined Behavior）

✅ 使用 static_cast

C++ 提供 static_cast 作為更安全、語意明確的替代：

int x = static_cast<int>(3.14);

static_cast 適用於：

• 基本型別之間的轉換（如 double ➝ int）
• 類別指標間的轉換（有繼承關係）
• void* 與其他指標之間

舉例來說：

class Base {};
class Derived : public Base {};

Base* b = new Derived();
Derived* d = static_cast<Derived*>(b);  // 危險：編譯可過，執行時無檢查

這樣的轉型在你確定 b 實際指向 Derived 時沒問題，但若不是，就會發生未定行為。

🧭 使用 dynamic_cast 的情境

當你不確定物件的實際型別，或處理多型類別（有 virtual 函式）時，dynamic_cast 就派上用場了。

它會在執行階段檢查轉型是否安全，轉型失敗時會回傳 nullptr（指標）或拋出 std::bad_cast（參考）。

✅ 實務案例：GUI 控件

class Widget {
public:
    virtual void draw() const { std::cout << "Drawing widget\n"; }
    virtual ~Widget() = default;
};

class Button : public Widget {
public:
    void draw() const override { std::cout << "Drawing button\n"; }
    void click() const { std::cout << "Button clicked!\n"; }
};

class TextBox : public Widget {
public:
    void draw() const override { std::cout << "Drawing text box\n"; }
    void inputText(const std::string& text) {
        std::cout << "Text input: " << text << std::endl;
    }
};

void processWidget(Widget* w) {
    if (Button* btn = dynamic_cast<Button*>(w)) {
        btn->click();
    } else if (TextBox* tb = dynamic_cast<TextBox*>(w)) {
        tb->inputText("Hello World");
    } else {
        std::cout << "Unknown widget type\n";
    }
}

🔄 與 Java、C# 的對照

C#跟Java也有些在執行時檢查/轉換型別的語法，這裡列出筆者常用的跟C++做一下對比

Java：

if (w instanceof Button) {
    ((Button) w).click();
}

• 使用 instanceof 搭配強制轉型
• 錯誤轉型會丟出 ClassCastException

C#：

if (w is Button btn) {
    btn.Click();
}

或使用 as：

var btn = w as Button;
if (btn != null) {
    btn.Click();
}

✅ 小結

功能	C++	Java	C#
執行期檢查	dynamic_cast	instanceof + 強轉型	is / as
編譯期轉型	static_cast	無明確對應（皆動態）	明確轉型 + pattern matching
安全性	中（需小心使用）	高	高
錯誤轉型行為	nullptr / bad_cast	例外	null / 跳過執行區塊

在多型與繼承密集的系統中，筆者建議：

• ✅ 已知型別轉換：使用 static_cast
• ✅ 不確定型別來源時：使用 dynamic_cast
• 🚫 避免使用 C-style cast

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希望本文能讓你對 C++ 的轉型系統有更清晰的認識。若你平常是 Java/C# 的開發者，理解 dynamic_cast也能幫助你更安全地撰寫 C++ 多型程式碼。