【C++从0到王者】第四十二站：类型转换

文章目录

一、 C语言中的类型转换
- 1. C语言中的类型转换
- 2.一个常见的坑
二、为什么C++需要四种类型转换
三、C++强制类型转换
- 1.static_cast
- 2.reinterpret_cast
- 3.const_cast
- 4.dynamic_cast
四、RTTI

一、 C语言中的类型转换

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。

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

如下所示代码中。

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("%p, %d\n", p, address);
}

如果要进行类型转换，必须要有一些关系

对于整数家族、浮点数，指针都是可以相互进行转换的。

但是像一些不相关的类型就不可以了。比如vector不可以转换为string。

还有一些是：单参数的构造函数支持隐式类型转换。如果是自定义类型的转换，则要有单参数的对应的构造函数

如果我们不想要去进行对应的隐式类型转换，我们可以加上explicit关键字。同时我们可以注意到，虽然无法显示类型转换了，但是因为有对应的构造函数，所以可以进行显示类型转换

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

2.一个常见的坑

int main()
{
	const int n = 10;
	int* p = (int*)&n;
	(*p)++;
	cout << n << endl;
	cout << *p << endl;
	return 0;
}

上面的代码运行结果如下

我们可以注意到，监视窗口和我们实际打印的效果是不一样的。

这其实是因为编译器的一个优化。因为它发现这个n是一个const的，不会变化的。所以直接把它放到寄存器上了。取出的时候直接从寄存器中取出来。不会直接从内存中取，虽然内存中已经被改变了。

其次要注意的是，const的常变量，编译器优化后会直接将其当作宏来处理。所以虽然vs2022不支持c99的变长数组，但是如果是const修饰后的，还是可以编译通过的。

所以，这里的转换是有安全隐患的

如果我们不想让他取进行上述的优化，即直接从寄存器中去取。而是每次都从内存中取，我们只需要加上volatile关键字

int main()
{
	volatile const int n = 10;
	int* p = (int*)&n;
	(*p)++;
	cout << n << endl;
	cout << *p << endl;
	return 0;
}

二、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。

三、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

1.static_cast

如下代码所示，是一个简单的使用。注意这里是对变量加上括号的

int main()
{
	double d = 3.14;
	int a = static_cast<int>(d);
	cout << a << endl;
	return 0;
}

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

比如地址和整型就不可以进行转换

下面代码就是错误的

int main()
{
	int a = 3;
	int* p = &a;
	int address = static_cast<int>(p);
	return 0;
}

所以它必须要是相关相近类型的转化

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

它可以进行不相关类型的转化

我们还是前面的代码，如果我们使用reinterpret_cast就正确了

int main()
{
	int a = 3;
	int* p = &a;
	//int address = static_cast<int>(p);
	int address = reinterpret_cast<int>(p);

	return 0;
}

如果我们这样做的话，即下面代码，它会进行报错

int main()
{
	const int n = 10;
	int* p = reinterpret_cast<int*>(&n);
	return 0;
}

因为这个reinterpret_cast不支持把const int\*转化为int\*

于是我们就可以使用const_cast

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

下面代码就是正确了

int main()
{
	const int n = 10;
	//int* p = reinterpret_cast<int*>(&n);
	int* p = const_cast<int*>(&n);
	return 0;
}

这时候我们一看，这个const要变为普通的，是有风险的，所以我们就会自觉的加上volatile关键字

int main()
{
	volatile const int n = 10;
	//int* p = reinterpret_cast<int*>(&n);
	int* p = const_cast<int*>(&n);
	return 0;
}

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)
注意：

dynamic_cast只能用于父类含有虚函数的类
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

比如如下代码所示，就是一个不安全的，出错的代码

class A
{
public:
	virtual void f() 
	{}
	int _x = 0;
};
class B:public A
{
public:

	int _y = 0;
};

void fun(A* a)
{
	B* pb = (B*)a;
	pb->_x++;
	pb->_y++;
}
int main()
{
	A a;
	fun(&a);
	return 0;
}

因为A对象可以被转化为B对象指针，但是原来的A里面并没有B的_y内容，所以出错了，出现了越界错误。

所以这里要用到dynamic_cast

比如在下面的代码中，如果pa指向的是子类对象B，那么转换可以成功，正常返回地址

如果是指向父类对象A的，转换失败，返回空指针

class A
{
public:
	virtual void f() 
	{}
	int _x = 0;
};
class B:public A
{
public:
	int _y = 0;
};

void fun(A* pa)
{
	//B* pb = (B*)pa;
	B* pb = dynamic_cast<B*>(pa);
	if (pb)
	{
		cout << "转换成功" << endl;
		pb->_x++;
		pb->_y++;
	}
	else
	{
		cout << "转换失败" << endl;
	}
}
int main()
{
	A a;
	fun(&a);
	B b;
	fun(&b);
	return 0;
}