【C++】类型转换

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前言

本篇文章讲解的是C++中对于C语言类型转换做出的一些更好的规范问题，同时也保证了在一些特殊场景下进行类型转换的安全问题，下面就让我们一起来学习吧！！

一、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。
3. 隐式类型转化是针对意义相近的类型，而显示的强制类型转换是针对意义不相近的类型，值转换后需要有意义。

void Test()
{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("%x, %d\n", p, address);
}

缺陷：转换的可视性比较差，所有的转换形式都是以一种相同形式书写，难以跟踪错误的转换。

二、为什么C++需要四种类型转换

C 语言的转换格式很简单，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。

因此 C++ 提出了自己的类型转化风格，注意因为 C++ 要兼容 C 语言，所以 C++ 中还可以使用 C 语言的转化风格。

三、C++强制类型转换

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 和 dynamic_cast。

3.1 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，但它不能用于两个不相关的类型进行转换。

int main()
{double d = 12.34;int a = static_cast<int>(d);	// 相近类型之间的转换cout << a << endl;int* p = &a;//int address = static_cast<int>(p);  // static_cast不能用于意义不相近的类型return 0;
}

3.2 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。

int main()
{double d = 12.34;int a = static_cast<int>(d);cout << a << endl;// 这里使用static_cast会报错，应该使用reinterpret_cast//int *p = static_cast<int*>(a);int* p = reinterpret_cast<int*>(a);return 0;
}

3.3 const_cast

const_cast 最常用的用途就是删除变量的 const 属性，方便赋值，其对应的是 C 语言的强制类型转换。

int main()
{const int a = 2;//int* p = reinterpret_cast<int*>(&a); // 编译报错int* p = const_cast<int*>(&a);*p = 3;cout << a << endl;	// 2cout << *p << endl;	// 3cout << &a << endl;cout << p << endl;return 0;
}

为什么上图的地址一样，数据却不一样呢？这是由于const 修饰的变量，编译器认为其不会被修改，为了提高效率将其加载到寄存器中，所以第一个打印的 2 是在寄存器中取的，而第二个打印的 3 是在去内存中取的。

如果我们想要编译器不进行优化，而是每次取数据都去内存中取的话，此时可以加上volatile关键字修饰const 变量 a，这样它就不会被加载到寄存器中了。

3.4 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)。

向上转化：子类对象指针 / 引用转换成父类指针 / 引用，不需要转换，赋值兼容规则。
向下转型：父类对象指针 / 引用转换成子类指针 / 引用需要使用 dynamic_cast，dynamic_cast 转换是安全的。(注：对象是不能转换的！父类对象转子类对象就拥有了子类对象的属性了？？绝对不能的！)

注意：

1. dynamic_cast 只能用于父类含有虚函数的类(本身设计出来就是为了处理多态场景中的类型转换问题)。
2. dynamic_cast 会先检查是否能转换成功，能成功转换则返回正确的地址，不能则返回 nullptr。

我们先来分析一下这段程序：

class A
{
public:virtual void f() {}int _a = 0;
};class B : public A
{
public:int _b = 1;
};void fun(A* pa)
{B* pb1 = (B*)pa;cout << "pb1:" << pb1 << endl;pb1->_a++;pb1->_b++;cout << pb1->_a << " : " << pb1->_b << endl;
}int main()
{A a;B b;fun(&a);fun(&b);return 0;
}

为何当父类指针指向父类对象时，强转为指向子类对象访问子类对象的成员会崩溃呢？

所以为了避免这种情况的发生，我们设计出了dynamic_cast来解决这个问题：

强制类型转换关闭或挂起了正常的类型检查，每次使用强制类型转换前，应该仔细考虑是否还有其他不同的方法达到同一目的，如果非强制类型转换不可，则应限制强制转换值的作用域，以减少发生错误的机会。强烈建议：避免使用强制类型转换。

3.5 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(可以拿到变量对应类型的字符串)
• 2. dynamic_cast运算符(可以识别父类的指针是指向父类对象还是子类对象)
• 3. decltype(可以推导一个对象的类型，并用该类型来定义对象。)