Cpp::静态 动态的类型转换全解析(36)

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前言

  Hello，学完这个，再看看 IO 流，我们的C++学习之路可能真的要结束了~

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一、C语言中的类型转换

  在学习C++之前，不妨我们先看看C的类型转换的机制：

  在C语言中，如果赋值运算符左右两侧类型不同，或者形参与实参类型不匹配，或者返回值类型与接收返回值类型不一致时，就需要发生类型转化

  C语言中总共有两种形式的类型转换：隐式类型转换(整型之间 整型浮点数之间) 和 显式类型转换(指针之间 整型指针之间)

没有关联的类型不支持转换

1. 隐式类型转化：编译器在编译阶段自动进行，能转就转，不能转就编译失败。
2. 显式类型转化：需要用户自己处理。

#include<iostream>
using namespace std;int main()
{int i = 1;// 隐式类型转换double d = i;printf("%d, %.2f\n", i, d);int* p = &i;// 显示的强制类型转换int address = (int)p;printf("%p, %d\n", p, address);// “类型强制转换”: 无法从“int *”转换为“double”// double x = (double)p;// 没有关联的类型不支持转换return 0;
}

二、为什么C++会有四种类型转换？

  C风格的转换格式很简单，但是有不少缺点的：

1. 隐式类型转化有些情况下可能会出问题：比如数据精度丢失
2. 显式类型转换将所有情况混合在一起，代码不够清晰

  C++除了兼容C的转换用法之外还有三种转换方式：内置类型 -> 自定义类型 ；自定义类型 -> 内置类型 ； 自定义类型 -> 自定义类型

内置类型 -> 自定义类型

  内置类型转换为自定义类型通过 隐式类型转换 + 对应的构造函数 就能够实现

class A
{
public:A(int a1):_a1(a1){}A(int a1, int a2):_a1(a1),_a2(a2){}
private:int _a1 = 1;int _a2 = 1;
};int main()
{// 内置类型 -> 自定义类型A aa1 = 1;// 单参数隐式类型转换A aa2 = { 1,2 };// 多参数隐式类型转换，使用{}// A aa3 = { 1,2,3 };// 没有实现3个参数的构造函数或者initializer_list，就不能隐式类型转换return 0;
}

自定义类型 -> 内置类型

  自定义类型转化为内置类型，直接写不支持，需要写重载函数

class A
{
public:A(int a1):_a1(a1){}// 自定义类 -> 内置类型 重载函数operator int(){return _a1 + _a2;}
private:int _a1 = 1;int _a2 = 1;
};int main()
{// 内置类型 -> 自定义类型A aa1 = 1;// 自定义类型 -> 内置类型 直接写不支持，需要重载int x = aa1;cout << x << endl;return 0;
}

自定义类型 -> 自定义类型

  自定义类型转换为自定义类型，直接写不支持，需要加拷贝构造

class A
{
public:A(int a1):_a1(a1){}// 成员变量私有，类外不能获取，const对象需要加constint get() const{return _a1;}
private:int _a1 = 1;int _a2 = 1;
};class B
{
public:B(const A& aa):_b1(aa.get()){}
private:int _b1;
};int main()
{// 内置类型 -> 自定义类型A aa1 = 1;// 自定义类型 -> 自定义类型 直接写不支持，需要加拷贝构造B bb = aa1;return 0;
}

隐式类型转换的坑

// 隐式类型转换的坑
void Insert(size_t pos)
{int end = 10;while (end >= pos){cout << end << endl;--end;}
}int main()
{Insert(5);// 插入0就有坑，-1转换为无符号整数为最大值Insert(0);return 0;
}

三、C++强制类型转换

  标准C++为了加强类型转换的可视性，引入了四种命名的强制类型转换操作符

static_cast、reinterpret_cast、const_cast、dynamic_cast

static_cast

  static_cast用于非多态类型的转换（静态转换），编译器隐式执行的任何类型转换都可用static_cast

一样的，但它不能用于两个不相关的类型进行转换

int main()
{int i = 1;// 隐式类型转换 : static_castdouble d = static_cast<double>(i);cout << d << endl;// 强制类型转换int* p = &i;//int address = static_cast<int>(p);//printf("%p %d\n", p, address);return 0;
}

class A
{
public:A(int a1):_a1(a1){}
private:int _a1 = 1;int _a2 = 1;
};int main()
{// 隐式类型转换，使用staticA aa1 = 1;A aa2 = static_cast<int>(1);return 0;
}

reinterpret_cast

  reinterpret_cast操作符通常为操作数的位模式提供较低层次的重新解释，用于将一种类型转换为另一种不同的类型(强制类型转换)

int main()
{int i = 1;// 强制类型转换 : reinterpret_castint* p = &i;int address = reinterpret_cast<int>(p);printf("%p %d\n", p, address);return 0;
}

const_cast

  const_cast最常用的用途就是删除变量的const属性，方便赋值

int main()
{const int i = 1;// 存放到寄存器中int* ptr = (int*)&i;(*ptr)++;cout << *ptr << endl;cout << i << endl;return 0;
}

  我们能够看到一个很奇怪的现象，我们将 i 地址处的数据++，该地址处的值修改了，但是 i 的值却没有修改，这是为什么呢？

实际是在C++程序中，使用 const 修饰的变量是存放在寄存器中的，最终打印该值是直接打印寄存器存储的值

dynamic_cast

  dynamic_cast用于将一个父类对象的指针/引用转换为子类对象的指针或引用(动态转换)

向上转型：子类对象指针/引用->父类指针/引用(不需要转换，赋值兼容规则)
向下转型：父类对象指针/引用->子类指针/引用(用dynamic_cast转型是安全的)

1. dynamic_cast只能用于父类含有虚函数的类 。
2. dynamic_cast会先检查是否能转换成功，能成功则转换，不能则返回0。

class A
{
public:virtual void f(){}int _a1 = 1;
};class B : public A
{
public:int _b1 = 1;
};void func(A* pa)
{// 不差别转换，存在风险// 传A对象的地址，没有_b1成员，修改_b1成员则程序崩溃B* pb = (B*)pa;cout << pb << endl;pb->_b1++;
}int main()
{A a;B b;func(&a);func(&b);return 0;
}

class A
{
public:virtual void f(){}int _a1 = 1;
};class B : public A
{
public:int _b1 = 1;
};// 使用dynamic_cast，父类必须有虚函数
void func(A* pa)
{// pa指向a对象，转换成功// pa指向b对象，转换失败，返回nullptrB* pb = dynamic_cast<B*>(pa);if (pb){cout << pb << endl;pb->_b1++;}else{cout << "转换失败" << endl;}
}int main()
{A a;B b;func(&a);func(&b);return 0;
}

四、RTTI

RTTI：Run-time Type identification的简称，即：运行时类型识别。

C++通过以下方式来支持RTTI：

  1. typeid运算符
  2. dynamic_cast运算符
  3. decltype

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总结

  芜湖，马上就要迎来最后一节了！