C++的类型转换

C++的类型转换

1. 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
    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);
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

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

2. 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。

3. 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

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);
	cout << a << endl;
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7

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 = reinterpret_cast<int>(&d);
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6

这里使用static_cast会报错，应该使用reinterpret_cast

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

int main()
{
	const int a = 2;
	int* p = const_cast<int*>(&a);

    *p=3;
	cout << a << endl;      // 修改到了a, 但是a打印还是2。由于a可能放入寄存器中
	cout << *p << endl;

	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

但是运行程序后：即使通过p指针修改了a的值，打印a的值依然是2

这里是由于：添加了const后编译器进行优化，把a提前放入寄存器中直接在寄存器中取或在编译时像宏一样直接对a进行替换。不管哪一种，即使后面修改了a也取不到。

VS这里是直接对a进行替换

解决方式：

添加volatile关键字，防止编译器优化。每次访问a都要到内存中去取，不允许优化

int main()
{
	volatile const int a = 2;
	int* p = const_cast<int*>(&a);

	*p = 3;
	cout << a << endl;      
	cout << *p << endl;

	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

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)

向下转型安全问题：

向下转型的两种情况：

1. 若父类的指针（或引用）指向的是一个父类对象，那么将其转换为子类的指针（或引用）是不安全的，因为转换后可能会访问到子类的资源，此时访问时就是一种强制越界。
2. 如果父类的指针（或引用）指向的是一个子类对象，那么将其转换为子类的指针（或引用）则是安全的。

class A
{
public:
	virtual void f() {}
};
class B : public A
{};

void fun(A*pa, const string&s)
{
	cout << "pa指向" << s << endl;

	B* pb1 = static_cast<B*>(pa);
	B* pb2 = dynamic_cast<B*>(pa);

	cout << "[强制转换]pb1:" << pb1 << endl;
	cout << "[dynamic_cast]pb2:" << pb2 << endl << endl;
}
int main()
{
	A a;
	B b;
	fun(&a, "指向父类对象");
	fun(&b, "指向子类对象");
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

运行结果：发现指向父类对象的指针是无法用dynamic_cast转回指向子类对象的

注意点：

1. dynamic_cast只能用于父类含有虚函数的类
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

4. RTTI（了解）

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

2. dynamic_cast运算符

3. decltype

5. 常见面试题

1. C++中的4中类型转化分别是：static_cast、reinterpret_cast、const_cast、dynamic_cast

2. 说说4中类型转化的应用场景。

• 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）