带你弄明白c++的4种类型转换

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C语言中的类型转换

C++强制类型转换

static_cast

reinterpret_cast

const_cast

dynamic_cast

RTTI

常见面试题

        这篇博客主要是帮助大家了解和学会使用C++中规定的四种类型转换。首先我们先回顾一下C语言中的类型转换。

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，转化成自己指定的类型。

注意点：

• 隐式类型转换只在类型相近时才能发生，如int和double等。

#include<iostream>using namespace std;int main()
{//隐式类型转换int a = 0;double b = 3.14;a = b;cout << "a:" << a << endl;//显示类型转换int* pa = &a;int c = (int)pa;cout << pa << endl;printf("%0X\n", c);  //打印出的都是a的地址。return 0;
}

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。

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

为什么C++需要四种类型转换：

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

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。

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。

#include<iostream>
using namespace std;
void test_static_cast()
{double b = 3.1415926;int a = static_cast<int>(b);cout << a << endl;char arr[] = "thread 1";void* msg = arr;char* _msg = static_cast<char*>(msg);//int c = static_cast<int>(msg);错误使用cout << _msg << endl;return;
}
int main()
{test_static_cast();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。

void test_interpret_cast()
{//指针转整型int a = 0;int* pa = &a;a = reinterpret_cast<int>(pa);cout << a << endl;//
}
int main()
{test_interpret_cast();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。

 

void test_const_cast()
{const int a = 3;int* pa = const_cast<int*>(&a);(*pa)++;cout << a << endl;   //3cout << (*pa) << endl;  //4
}
int main()
{test_const_cast();return 0;
}

 这里出现了一个很神奇的现象，打印出来的a的值竟然与pa指向的值不一样。

说明：

• 代码中const_cast 取消了 &a 的const属性，因而我们可以通过pa指针修改a的值。

• 打印出的a的值与pa指向的值不一样是编译器优化的结果，因为编译器认为const修饰的a不会被修改，所以直接将a存储到了寄存器里面，当需要读取a时直接就从寄存器里读取了，而我们修改的是内存中a的值，通过指针读取的是内存里的a。

• 解决上面的问题需要用到volatile关键字，它能帮助我们保持内存的可见性，不让编译器进行这种优化。

 使用volatile关键字进行修饰后：

 

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，即我们常说的切割/切片)

• 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)

注意点：

1. dynamic_cast只能用于父类含有虚函数的类，因为运行类型检查时需要运行时的类型信息，而这个信息是存储在虚函数表中的，所以父类需要含有虚函数。

 父类没有虚函数会直接报错。

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

• 如果父类指针指向的是父类对象，进行向下转型时会直接返回空指针

• 如果父类指针指向的是子类对象，就转换成功。

class A
{
public:virtual void print(){cout << a << endl;}
private:int a = 1;
};
class B : public A
{
public:virtual void print(){cout << b << endl;}
private:int b = 2;
};
void test_dynamic_cast()
{A a;B b;A* pa = &a;    //父类指针指向父类对象A* pb = &b;    //父类指针指向子类对象B* pA = dynamic_cast<B*>(pa);   //转换失败B* pB = dynamic_cast<B*>(pb);   //转换成功cout << "pA:"<<pA << endl;cout << "pB:" << pB << endl;
}
​
int main()
{test_dynamic_cast();return 0;
}

注意:

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，程序员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

RTTI

RTTI：Run-time Type identifification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 ： 在运行时识别出一个对象的类型。

2. dynamic_cast运算符 ： 在运行时识别一个父类的指针（或者引用）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或者函数返回值的类型。

常见面试题

• C++中的4中类型转化分别是：_____、_____、_____、_____、

static_cast 、 reinterpret_cast 、 const_cast 、 dynamic_cast

• 说说4中类型转化的应用场景。

1. static_cast: 用于相似类型的转换。

2. reinterpret_cast: 可以用于不同类型的转换。

3. const_cast: 删除变量的const属性，方便赋值。

4. dynamic_cast: 用于安全的实现向下转型，安全的将父类的指针（或引用）转换成子类的指针（或引用）。