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。
-
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。
-
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:
-
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
-
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:
-
typeid运算符 : 在运行时识别出一个对象的类型。
-
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。
-
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。
-
static_cast: 用于相似类型的转换。
-
reinterpret_cast: 可以用于不同类型的转换。
-
const_cast: 删除变量的const属性,方便赋值。
-
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)。
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