[C++]类型转换

news2024/12/23 23:01:28

一、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

class A
{
public:
	//explicit A(int a)
	A(int a)
		:_a(a)
	{}
private:
	int _a;
};

class B
{
public:
	B(const A& a)
	{}
private:
	//...
};


int main()
{
    int i = 1;
    // 隐式类型转换
    double d = i;
    printf("%d, %.2f\n", i, d);
    
    //单参数的构造函数支持隐式类型转换(加上explicit就不支持了)
    A aa1 = 1;
    B bb1 = aa1;//自定义类型转换，构造一个临时对象然后进行拷贝构造，编译器优化成直接构造

    int* p = &i;
    // 显示的强制类型转换
    int address = (int)p;

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


    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

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：
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

下面来看一下c风格转换失败的例子：
1. 不是相近类型的形式不能进行显示转换

void test()
{
    vector<int> v;
    string s;
    v = (vector<int>)s;
}

编译报错：

2. 隐式类型转换的坑

while循环中，用end和pos作为判断条件，然而pos是size_t类型，当pos为0时，end小于pos后为负数，end与pos比较时又会转换为size_t类型进行比较，所以end会一直大于pos，造成死循环。

3. 对const变量进行转换：

int main()
{
    const int n = 10;
	//n = 11;
	// 转换有安全隐患的
	int* p = (int*)&n;
	(*p)++;

	cout << n << endl;
	cout << *p << endl;

	cout << p << endl;

	return 0;
}

运行结果：

我们发现，p指向的确实是n的地址，但是p对n进行修改后，打印出来的还是10，而p解引用的值是11。

我们再来监视窗口查看：

我们发现监视窗口中n的值是11，那为什么打印出来的是10呢。

这是因为编译器认为对const变量进行类型转换是有安全隐患的，所以编译器将const变量的开始的值存到寄存器中，打印的时候直接在寄存器中去取，或者直接用类似typedef进行常量替换，所以打印出来的是10，而监视串口查看的是内存中的值，这是确实发生了修改的。

那我们有什么办法将内存中的值打印出来呢？

答案是用volatile关键字。

int main()
{
	// volatile 修饰的变量，每次都要去内存取
	volatile const int n = 10;
	//n = 11;
	// 转换有安全隐患的
	int* p = (int*)&n;
	(*p)++;

	cout << n << endl;
	cout << *p << endl;

	cout << &p << endl;
	cout << p << endl;

	return 0;
}

运行结果：

volatile 修饰的变量，每次都要去内存取，所以我们可以看到这次运行的结果都是11了。

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

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()
{
    // 相关类型/相近类型
	double d = 12.34;
	int a = static_cast<int>(d);
	cout << a << endl;
}

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 = static_cast<int>(d);
	cout << a << endl;
	// 这里使用static_cast会报错，应该使用reinterpret_cast
	//int *p = static_cast<int*>(a);
	int* p = reinterpret_cast<int*>(a);
	return 0;
}

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

注意这里要加上volatile 关键字才能输出修改后的数字

int main()
{
	// 去掉const属性
	volatile const int n = 10;
	int* p2 = const_cast<int*>(&n);
	*p2 = 3;
	cout << n << endl;
}

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)
注意：

dynamic_cast只能用于父类含有虚函数的类(虚函数的类有虚表，可以认为编译器在虚表中做了一个记号，通过这个记号判断是父类对象指针/引用是指向父类还是指向子类)
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

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

	int _x = 0;
};

class B : public A
{
public:
	int _y = 0;
};

void fun(A* pa)
{
	// pa是指向子类对象B的，转换可以成功，正常返回地址
	// pa是指向父类对象A的，转换失败，返回空指针
	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 aa;
	fun(&aa);

	B bb;
	fun(&bb);

	return 0;
}

运行结果：