cpp基础学习笔记03：类型转换

news2024/12/27 13:55:47

static_cast 静态转换

用于类层次结构中基类和派生类之间指针或者引用的转换。up-casting (把派生类的指针或引用转换成基类的指针或者引用表示)是安全的；down-casting(把基类指针或引用转换成子类的指针或者引用)是不安全的。
用于基本数据类型之间的转换，如把int转换成char，这种转换的安全性也要由开发人员来保证。
可以把空指针转换成目标类型的空指针(null pointer)。
把任何类型的表达式转换成void类型。
注意： static_cast不能转换掉expression的const、volitale或者__unaligned属性。

基本类型转换：

#include <iostream>

int main()
{
    int b = 20;
    float ft = 30.25f;
    
    b = static_cast<float>(ft);
    std::cout << "After static_cast b: " << b << std::endl;

    std::cout << "Finished! \n";
    return 0;
}

类的基本转换：

#include <iostream>

class Base
{
public:
    Base(int data):_data(data){}

    void printData()
    {
        std::cout << "Base data: " << _data << std::endl;
    }

private:
    int _data;
};

class TestA : public Base
{
public:
    TestA(int num, int data): _num(num), Base(data){}

    void printData()
    {
        std::cout << "TestA Num: " << _num << std::endl;
    }

private:
    int _num;
};

int main()
{
    Base base{ 10 };
    TestA testA{ 10,20 };

    // 向上转换
    Base* base_ptr = static_cast<Base*>(&testA);
    base_ptr->printData();

    // 向下转换：危险行为
    TestA* test_ptr = static_cast<TestA*>(&base);
    test_ptr->printData();

    std::cout << "Finished! \n";
    return 0;
}

观察，向上转换正常，向下转换数据未定义。

dynamic_cast

typeid必须是类的指针、类的引用或者void*。如果typeid是类的指针类型，那么expression也必须是指针，如果typeid是一个引用，那么expression也必须是一个引用。一般情况下，dynamic_cast用于具有多态性的类(即有虚函数的类)的类型转换。

dynamic_cast依赖于RTTI信息，其次，在转换时，dynamic_cast会检查转换的source对象是否真的可以转换成target类型，这种检查不是语法上的，而是真实情况的检查。先看RTTI相关部分，通常，许多编译器都是通过vtable找到对象的RTTI信息的，这也就意味着，如果基类没有虚方法，也就无法判断一个基类指针变量所指对象的真实类型，这时候，dynamic_cast只能用来做安全的转换,例如从派生类指针转换成基类指针。而这种转换其实并不需要dynamic_cast参与。也就是说,dynamic_cast是根据RTTI记载的信息来判断类型转换是否合法的。

主要用于类层次之间的up-casting和down-casting，还可以用于类之间的交叉转换。在进行down-casting时，dynamic_cast具有类型检查的功能，比static_cast更安全。检测在运行时进行。如果被转换的指针不是一个被请求的有效完整的对象指针，返回值为NULL。当用于多态类型时，它允许任意的隐式类型转换以及相反过程。不过，与static_cast不同，在后一种情况里（注：即隐式转换的相反过程），dynamic_cast会检查操作是否有效。也就是说，它会检查转换是否会返回一个被请求的有效的完整对象。
注意：dynamic_cast不能转换掉expression的const、volitale或者__unaligned属性。

测试，加入现在的基类没有定义虚函数：

class Base
{
public:
    Base(int data):_data(data){}

    void printData()
    {
        std::cout << "Base data: " << _data << std::endl;
    }

private:
    int _data;
};

class TestA : public Base
{
public:
    TestA(int num, int data): _num(num), Base(data){}

    void printData()
    {
        std::cout << "TestA Num: " << _num << std::endl;
    }

private:
    int _num;
};

int main()
{
    Base* base_ptr = new Base(10);
    TestA* test_ptr = new TestA(10,20);
    
    Base* ptr_01 = dynamic_cast<Base*>(test_ptr);
    ptr_01->printData();    // ok

#if 0
    TestA* ptr_02 = dynamic_cast<TestA*>(base_ptr); // error
    ptr_02->printData();
#endif

    std::cout << "Finished! \n";
    return 0;
}

重新定义并测试：

class VirtualBase
{
private:
    int _data;

public:
    VirtualBase(int data): _data(data){}
    virtual ~VirtualBase(){}
    virtual void printData()
    {
        std::cout << "Virtual Base. Data: " << _data << std::endl;
    }
};

class TestB : public VirtualBase
{
private:
    int _num;

public:
    TestB(int num, int data): _num(num), VirtualBase(data){}
    ~TestB(){}
    void printData() override
    {
        std::cout << "TestB. Data: " << _num << std::endl;
    }
};

int main()
{
    // 定义
    VirtualBase* virual_base_ptr = new VirtualBase(30);
    TestB* test_b_ptr = new TestB(40, 50);
    
    // 派生类指向父类，ok
    VirtualBase* ptr_03 = dynamic_cast<VirtualBase*>(test_b_ptr);
    ptr_03->printData();        // ok
    
    // 父类指向指向派生类，error
    TestB* ptr_04 = dynamic_cast<TestB*>(virual_base_ptr);
    // ptr_04->printData();    // error
    
    // 转换失败返回了nullptr，所以一般需要额外判断
    if (ptr_04 != nullptr)
        ptr_04->printData();

    std::cout << "Finished! \n";
    return 0;
}