learn C++ NO.31——类型转换

C语言中的类型转换

在C语言中，当赋值符号两边的类型不匹配的时候，或者是形参类型和实参类型不匹配时，返回值类型与接受返回值类型不匹配时，都会需要类型转换。C语言的类型转换有两种：显示类型转换和隐式类型转换。

显示类型转换通常是由程序员自己指定转换的类型。而隐式类型转换是编译器在编译期间进行推导，如果符合转换条件就自动转换，否则就报错处理。通常内置类型的浮点数类型或者整型类型的变量支持隐式类型的转换。

隐式类型转换的代码的可读性较差，并且如果类型转换都是通过这一种形式来写，定位转换错误的成本较高。隐式类型转换可能会导致数据丢失或产生未定义行为，从而影响程序的安全性和正确性。特别是在进行数据截断或符号位改变的转换时，可能会得到意想不到的结果。

下面通过一个经典的隐式类型导致程序错误的样例，带大家看看隐式类型转换的坑。

end是一个整型变量，但是它和无符号整型变量pos比较时，会隐式类型转换成无符号整型。所以导致了程序死循环问题，因为无符号整型不可能为负数。这类场景在我刚学线性表的时候坑了我。解决方法也很简单，可以控制一下end的位置，并修改一下判断条件为 > 即可。当然，使用强制类型转化将比较逻辑的pos转化成int也可以。

下面再来看看一个比较特别的场景

通过代码可以看到，n指向的空间已经被我们修改了。为什么打印n还是10呢？因为编译器对于const修饰的变量进行了一个特殊的优化。不同编译器的优化可能不同，有的编译器把n存到寄存器中。而有的编译器会进行写成宏，在编译时进行宏替换。所以，n就还是10。而n的地址上的值已经被改成11了。

为了避免编译器对具有常属性的变量所做的特殊处理，可以是用volatile关键字要求编译器每一次都去内存中获取值。

C++的强制类型转换

单参数的构造支持隐式类型的转换。使用explicit关键字修饰构造函数可以禁止隐式类型转换。

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以及dynamic_cast。描述代码类型转换后，可以大幅度提高代码的可读性，以及对一些类型错误处理更加方便。

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。一般用于两个类型相关的强制类型转换。

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。一般用于两个不相关类型的强制类型转换。

const_cast最常用的用途就是删除变量的const属性，方便赋值。

dynamic_cast用于将一个父类的指针或引用赋值给子类对象的指针或引用时进行安全的动态转换。首先我们需要知道，子类的的指针或引用赋值给复类对象的指针或引用成为向上赋值。这个是编译器支持的，这个行为称之为切片或者切割。但是，父类的指针或引用赋值给子类对象的指针或引用是一个向下赋值。这样的行为是很危险的。

虽然，向下赋值编译器不会报错。但是由于A的值赋值给B*，但是A里面没有第二个成员。这是越界访问，会导致程序崩溃。

而dynamic_cast可以避免这一情况，当向下赋值时，dynamic_cast会让被修饰的对象的值为空。这样就避免了可能存在的越界访问情况。下面就通过一个简单程序验证一下。

至于dynamic_cast为什么需要父类提供虚函数？是因为dynamic_cast底层可能是通过标记虚函数表里的虚函数来区分父类和子类的。所以，才能做到区分向上赋值和向下赋值。

使用强制转换之前应该多想一想是否还有别的方式解决。如果能避免使用强制类型转换就应该避免用强制类型转换。这样可以减少强制类型转换潜在的错误。

C++标准提供四个强制类型转换也是希望大家在开发时，能够规范的进行类型转换。这样能够提高代码的可读性和可维护性。实践中，大家按照具体规章制度来即可。

RTTI

RTTI 是 C++ 语言的一个特性，它允许程序在运行时获取对象的类型信息。这种类型信息包括对象的实际类型（比如是某个基类的派生类具体哪一种），以及对象与其他类型之间的关系（如继承关系）。通过 RTTI，程序能够在运行阶段做出基于类型的决策，这在一些复杂的面向对象编程场景中非常有用。

RTTI的操作方式有如下，typeId、 decltype以及dynamic_cast。

RTTI涉及到的一些底层机制有虚函数表以及type_info类。

RTTI的应用

插件系统：在插件系统的开发中，主程序可能需要加载不同类型的插件。这些插件可能是从一个公共基类派生出来的。通过 RTTI，主程序可以在运行时识别插件的具体类型，从而正确地调用插件的功能。例如，一个图形编辑软件可能有多种形状的插件（如圆形插件、矩形插件等），这些插件都继承自一个Shape基类。当软件加载插件时，利用dynamic_cast可以确定插件是哪种具体的形状，进而调用相应的绘制方法。

对象序列化和反序列化：在对象序列化（将对象转换为字节流以便存储或传输）和反序列化（将字节流转换回对象）的过程中，RTTI 可以帮助确定对象的类型。这样可以确保正确地重建对象，尤其是当存在继承关系的对象需要被处理时。例如，一个复杂的游戏存档系统，可能需要对游戏中的各种角色（不同角色类可能有继承关系）进行序列化和反序列化，RTTI 可以用于在反序列化时确定每个角色对象的具体类型。