【C++】类型转化

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C语言中的类型转换

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：隐式类型转换和显式类型转换

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

void Test ()
{int i = 1;// 隐式类型转换：意义相近的类型double d = i;printf("%d, %.2f\n" , i, d);int* p = &i;// 显示的强制类型转换：意义不相近，值转换后有意义int address = (int) p;printf("%x, %d\n" , p, address);
}

只有相近类型之间才能发生隐式类型转换，比如int和double表示的都是数值，只不过它们表示的范围和精度不同。而指针类型表示的是地址编号，因此整型和指针类型之间不会进行隐式类型转换，如果需要转换则只能进行显式类型转换

为什么C++需要四种类型转换

隐式类型转换出现除了在赋值中发生，还会在两个操作数之间发生，比如

void Insert(size_t pos, char ch)
{size_t _size = 5;//...int end = _size - 1;while (end >= pos)  //end隐式类型转换，变成无符号的-1（也就是最大数）{--end;}
}

C风格的转换格式虽然很简单，但也有很多缺点：

• 隐式类型转换在某些情况下可能会出问题，比如数据精度丢失。
• 显式类型转换将所有情况混合在一起，转换的可视性比较差。

因此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，分别是static_cast、reinterpret_cast、const_cast和dynamic_cast。

C++强制类型转换

1️⃣static_cast

用于相近类型之间的转换，编译器隐式执行的任何类型转换都可用static_cast，但它不能用于两个不相关类型之间转换

int main()
{double d = 12.34;int a = static_cast<int>(d);cout << a << endl;int* p = &a;//int address = static_cast<int>(p);//指针和int不能互转return 0;
}

2️⃣reinterpret_cat

用于两个不相关类型之间的转换 ~ 这个单词要记住啊

int main()
{int a = 10;int* p = &a;int address = reinterpret_cast<int>(p);//不相关类型转换return 0;
}

3️⃣const_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 a = 2;int* p = const_cast<int*>(&a);//删除了a的const属性*p = 3;cout << a << endl;  //2cout << *p << endl; //3return 0;
}

上面我们想到的打印结果是3 和 3，可实际上是 2 和 3？ 为什么呢？

• 代码中用const_cast删除了变量a的地址的const属性，这时就可以通过这个指针来修改变量a的值
• 由于编译器认为const修饰的变量是不会被修改的，因此会将const修饰的变量存放到寄存器当中，当需要读取const变量时就会直接从寄存器中进行读取，而我们修改的实际上是内存中的a的值，因此最终打印出a的值是未修改之前的值
• 如果不想让编译器将const变量优化到寄存器当中，可以用volatile关键字对const变量进行修饰，这时当要读取这个const变量时编译器就会从内存中进行读取，即保持了该变量在内存中的可见性

4️⃣dynamic_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)

来复习一下：向上转型与向下转型

• 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)

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

其中，向上转型就是所说的切割/切片，是语法天然支持的，不需要进行转换，而向下转型是语法不支持的，需要进行强制类型转换

class A
{
public:virtual void fun(){}public:int _a = 0;
};class B : public A
{public:int _b = 1;
};//A*的指针pa有可能指向父类，有可能指向子类
void fun(A* pa)
{//B* pb = (B*)pa;//不安全//如果pa是指向子类，那么可以转换，转换表达式返回正确的地址//如果pa指向的是父类，那么不能转换，转换表达式返回nullptr, 因为会越界访问数据B* pb = dynamic_cast<B*>(pa);if (pb){cout << "转换成功" << endl;pb->_a++;pb->_b++;cout << pb->_a << ":" << pb->_b << endl;}else{cout << "转换失败" << endl;pa->_a++;cout << pa->_a << endl;}
}int main()
{A aa;B bb;fun(&aa);fun(&bb);return 0;
}

上述代码中，如果传入func函数的是子类对象的地址，那么在转换后pa和pb都会有对应的地址，但如果传入func函数的是父类对象的地址，那么转换后pa会有对应的地址，而pb则是一个空指针

使用C语言的强制类型转换进行向下转型是不安全的，因为此时无论父类的指针（或引用）指向的是父类对象还是子类对象都会进行转换。而使用dynamic_cast进行向下转型则是安全的，如果父类的指针（或引用）指向的是子类对象那么dynamic_cast会转换成功，但如果父类的指针（或引用）指向的是父类对象那么dynamic_cast会转换失败并返回一个空指针

拓展：

RTTI

RTTI（Run-Time Type Identification）就是运行时类型识别

C++通过以下几种方式来支持RTTI：

1. typeid：在运行时识别出一个对象的类型
2. dynamic_cast：在运行时识别出一个父类的指针（或引用）指向的是父类对象还是子类对象
3. decltype：在运行时推演出一个表达式类型，可以用来定义另一个对象

常见考试题

1️⃣C++中的4种类型转换分别是：____ 、____ 、____ 、____

• 分别是static_cast、reinterpret_cast、const_cast和dynamic_cast

2️⃣说说4种类型转换的应用场景

• static_cast用于相近类型的类型之间的转换，编译器隐式执行的任何类型转换都可用static_cast。
• reinterpret_cast用于两个不相关类型之间的转换。
• const_cast用于删除变量的const属性，方便赋值。
• dynamic_cast用于安全的将父类的指针（或引用）转换成子类的指针（或引用）

📢写在最后