キャスト¶

一言で言うと¶

型変換を意図別の4種類のキャストで明示するのがC++流です。C形式キャスト (int)x は「4種類のどれか(最悪の組み合わせ)を黙って選ぶ」ため、検索もレビューもできない危険な省略記法として原則使いません。

4種類のキャスト¶

static_cast(意味の分かっている変換)¶

// C++20
float ratio = static_cast<float>(hp) / maxHp;    // int→float(整数除算バグの防止)
int damage = static_cast<int>(rawDamage * mult); // float→int(切り捨てを明示)
Derived* d = static_cast<Derived*>(basePtr);     // ダウンキャスト(※本当にDerivedだと分かっている時のみ。
                                                 //   間違っていれば未定義動作 — 検査はしない)

日常の95%はこれ。コンパイル時に妥当性が検査できる変換(数値変換、継承関係のポインタ変換、明示的コンストラクタ呼び出し)。

dynamic_cast(実行時に検査するダウンキャスト)¶

if (auto* boss = dynamic_cast<BossEnemy*>(enemy)) {   // 失敗ならnullptr(参照版は例外)
    boss->EnterRageMode();
}

RTTI(実行時型情報)を使って安全に検査。仮想関数を持つ型にのみ使える
コストあり(型情報の照合。継承階層を辿る)。RTTI自体を無効化するプロジェクトもある(UEは独自のCast<>を使う → 第10部)
設計のサイン: dynamic_castの連鎖は「基底のインターフェース不足」の症状(LSP、Visitor参照)。ただし単発の「能力問い合わせ」(IDamageableへの横キャスト)は実用的な妥協

const_cast(constの除去)¶

void LegacyApi(char* s);                       // constを知らない古いC API
const std::string name = "player";
LegacyApi(const_cast<char*>(name.c_str()));    // APIが書き換えないと確信できる時のみ

本当にconstなオブジェクトを書き換えたら未定義動作。正当な用途はレガシーAPI境界くらい。自分のコードでconst_castが必要になったら、まずconst設計の誤りを疑う(→ const correctness)。

reinterpret_cast(ビットの読み替え)¶

std::uintptr_t addr = reinterpret_cast<std::uintptr_t>(ptr);   // ポインタ⇔整数
auto* bytes = reinterpret_cast<const std::byte*>(&header);     // バイト列として見る(シリアライズ)

「このメモリを別の型として見なす」最も危険なキャスト。型の実際の読み替え(type punning)は多くの場合未定義動作(strict aliasing規則)で、正しくは std::memcpy や C++20の std::bit_cast を使います。用途はバイナリI/O、ハードウェア境界などの低レベル層のみ。

C形式キャストを使わない理由¶

(TargetType)expr;   // static_cast → const_cast → reinterpret_cast の順で「通るもの」を勝手に選ぶ

意図が読めない(数値変換のつもりがポインタ再解釈になっても通る)
grep "_cast" で危険箇所を検索できるのがC++流キャストの利点。C形式はそれを壊す

暗黙変換にも注意¶

int a = 7, b = 2;
float r = a / b;          // 3.0f!(int除算が先。頻出バグ)
float r2 = static_cast<float>(a) / b;   // 3.5f

void TakeDamage(int amount);
TakeDamage(3.7f);         // 3に切り捨てられて黙って通る(コンパイラ警告レベルを上げて検出)

explicit コンストラクタ(1引数コンストラクタに必須の習慣)や enum class は、暗黙変換を塞ぐための道具です。

C#との違い¶

	C#	C++
ダウンキャスト	`(Boss)e` は失敗で例外、`as`はnull	static_castは無検査(失敗=未定義動作)、dynamic_castが検査版
is / as	言語組み込み	dynamic_cast+nullチェックが相当
数値変換	縮小変換はコンパイルエラー(明示要求)	intへのfloat代入は警告どまり(通ってしまう)
ビット再解釈	unsafe/BitConverter等に隔離	reinterpret_cast(規則を知らないとUB)

C#の (Boss)e の感覚でC++の static_cast ダウンキャストを使うのが最危険ポイント: C#は間違えば例外で止まるが、C++は静かに壊れます。確信がなければ dynamic_cast(または設計の見直し)。

Unity開発者が誤解しやすい点¶

GetComponent<T> の感覚(失敗すればnull)に対応するのは dynamic_cast。static_castは「失敗」という概念すらない
数値の切り捨て・整数除算はUnityのC#でも起きるが、C++は警告レベルを上げないと沈黙する箇所が多い(→ 警告レベル)
「キャストが多いコードは設計が古い」— C++でも同じ。ポリモーフィズム・テンプレート・variantで型分岐を減らすのが先

ゲーム開発での使用例¶

数値計算の型合わせ(int⇔float): static_cast
「この敵はボスか?」の能力問い合わせ: dynamic_cast(または自前の型ID/UEのCast<>)
バイナリセーブデータの読み書き: memcpy/bit_cast(reinterpret_castの直接デリファレンスは避ける)
エンジン境界のハンドル⇔ポインタ変換: reinterpret_cast(隔離された低レベル層で)

使う場面 / 使わない場面(まとめ)¶

static_cast: 日常。ただしダウンキャストは「確信がある」ときのみ
dynamic_cast: 実行時検査が必要なとき。連鎖したら設計を疑う
const_cast / reinterpret_cast: 境界層のみ。ゲームロジックに現れたらレビューで止める
C形式: 使わない

理解度チェック¶

static_castとdynamic_castのダウンキャストの違い(検査の有無と失敗時の挙動)は?
C形式キャストが危険な理由を2つ挙げてください。
「dynamic_castの連鎖」は何のサインですか。

演習¶

samples/casts_demo.cpp(検証済み)で、(a) int除算の罠、(b) dynamic_castの成功/失敗、(c) static_castダウンキャストの「検査されなさ」(誤った型でも通ること — 実行はしない)を確認してください。

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