文章目录
- 1. 前言
- 2. C语言的类型转换
- 3. C++的强制类型转换
- 3.1 static_cast
- 3.2 reinterpret_cast
- 3.3 const_cast
- 3.4 dynamic_cast
- 4. RTTI（了解）
- 5. C语言的输入输出及缓存区理解
- 6. C++IO流
- 6.1 C++标准IO流
- 6.2 C++文件IO流
- 7. stringstream的简单介绍
1. 前言
C语言中的类型转换有隐式类型转换和强制类型转换，这样的转换风格很简单，但却有着不少缺点，那么C++是如何进行类型转换的呢？接下来，让我们一起学习一下C++类型转换的相关知识。除此之外，本章还会重点讲解C++的IO流的相关知识。
2. C语言的类型转换
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。
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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。
int i = 1; double d = i; // 隐式类型转换 -
显式类型转化：需要用户自己处理。
int i = 1; int* p = &i; int address = (int)p; // 显示的强制类型转换
C语言类型转换的缺陷：
- 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，转换的可视性差，代码不够清晰。
3. C++的强制类型转换
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; }运行结果：
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); //int *p = static_cast<int*>(a); // 这里使用static_cast会报错，应该使用reinterpret_cast 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。int main() { const int a = 2; int* p = const_cast<int*>(&a); *p = 3; cout << a << endl; cout << *p << endl; cout << &a << endl; cout << p << endl; return 0; }运行结果：
这里
&a和p明明是同一块地址，为什么a的值为2，而*p的值却为3？这是因为当
a被赋予const属性后，操作系统内部会做优化，每次使用a时会直接去寄存器中取，而不是去内存中取，在这里内存中的a确实已经被修改了。图解：
3.4 dynamic_cast
dynamic_cast用于将一个父类对象的指针或引用转换为子类对象的指针或引用（动态转换）。
向上转型：子类对象指针或引用->父类指针或引用（不需要转换，赋值兼容规则）。
向下转型：父类对象指针或引用->子类指针或引用（用dynamic_cast转型是安全的）。对于指针的向下转型有两种情况：
- 一种是基类指针所指对象是派生类类型的，这种转换是安全的。
- 另一种是基类指针所指对象为基类类型，在这种情况下
dynamic_cast在运行时做检查，转换失败，返回结果为0。与指针一样，引用的向下转型也可以分为两种情况，与指针不同的是，并不存在空引用，所以引用的
dynamic_cast检测失败时会抛出一个bad_cast异常。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。class A { public: virtual void f() {} }; class B : public A {}; void fun(A* pa) { // 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 B* pb1 = static_cast<B*>(pa); B* pb2 = dynamic_cast<B*>(pa); cout << "pb1:" << pb1 << endl; cout << "pb2:" << pb2 << endl; } int main() { A a; B b; fun(&a); fun(&b); return 0; }运行结果：
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：
typeid运算符
dynamic_cast运算符
decltype运算符这三种方式我们都已经很熟悉了，在这里只需要了解
RTTI的相关概念即可。
5. C语言的输入输出及缓存区理解
C语言中我们用到的最频繁的输入输出方式就是
scanf()与printf()。
scanf()：从标准输入设备（键盘）读取数据，并将值存放在变量中。
printf()：将指定的文字或字符串输出到标准输出设备（屏幕）。注意宽度输出和精度输出控制。C语言借助了相应的缓冲区来进行输入与输出。如下图所示：
对输入输出缓冲区的理解：
1.可以屏蔽掉低级I/O的实现，低级I/O的实现依赖操作系统本身内核的实现，所以如果能够屏蔽这部分的差异，可以很容易写出可移植的程序。
2.可以使用这部分的内容实现“行”读取的行为，对于计算机而言是没有“行”这个概念，有了这部分，就可以定义“行”的概念，然后解析缓冲区的内容，返回一个“行”。
6. C++IO流
C++系统实现了一个庞大的类库，其中
ios为基类，其他类都是直接或间接派生自ios类。
6.1 C++标准IO流
C++标准库提供了4个全局流对象cin、cout、cerr、clog，使用cout进行标准输出，即数据从内存流向控制台(显示器)。使用cin进行标准输入即数据通过键盘输入到程序中，同时C++标准库还提供了cerr用来进行标准错误的输出，以及clog进行日志的输出，从上图可以看出，cout、cerr、clog是ostream类的三个不同的对象，因此这三个对象现在基本没有区别，只是应用场景不同。
在使用时候必须要包含文件并引入std标准命名空间。
注意：
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cin为缓冲流。键盘输入的数据保存在缓冲区中，当要提取时，是从缓冲区中拿。如果一次输入过多，会留在那儿慢慢用，如果输入错了，必须在回车之前修改，如果回车键按下就无法挽回了。只有把输入缓冲区中的数据取完后，才要求输入新的数据。 -
输入的数据类型必须与要提取的数据类型一致，否则出错。出错只是在流的状态字
state中对应位置位（置1），程序继续。 -
空格和回车都可以作为数据之间的分格符，所以多个数据可以在一行输入，也可以分行输入。但如果是字符型和字符串，则空格（ASCII码为32）无法用
cin输入，字符串中也不能有空格。回车符也无法读入。 -
cin和cout可以直接输入和输出内置类型数据，原因：标准库已经将所有内置类型的输入和输出全部重载了。 -
对于自定义类型，如果要支持
cin和cout的标准输入输出，需要对<<和>>进行重载。 -
在线OJ中的输入和输出：
- 对于IO类型的算法，一般都需要循环输入。
- 输出：严格按照题目的要求进行，多一个少一个空格都不行。
- 连续输入时，vs系列编译器下在输入
ctrl+Z时结束。
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istream类型对象转换为逻辑条件判断值。istream& operator>> (int& val); explicit operator bool() const;实际上我们看到使用
while(cin>>i)去流中提取对象数据时，调用的是operator>>，返回值是istream类型的对象，那么这里可以做逻辑条件值，源自于istream的对象又调用了operator bool()，operator bool()调用时如果接收流失败，或者有结束标志，则返回false。
6.2 C++文件IO流
C++根据文件内容的数据格式分为二进制文件和文本文件。采用文件流对象操作文件的一般步骤：
- 定义一个文件流对象
ifstream ifile;（只输入用）ofstream ofile;（只输出用）fstream iofile;（既输入又输出用）
使用文件流对象的成员函数打开一个磁盘文件，使得文件流对象和磁盘文件之间建立联系。
使用提取和插入运算符对文件进行读写操作，或使用成员函数进行读写。
关闭文件。
实例代码：
class Date { friend ostream& operator << (ostream& out, const Date& d); friend istream& operator >> (istream& in, Date& d); public: Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1) :_year(year) , _month(month) , _day(day) {} operator bool() { // 这里是随意写的，假设输入_year为0，则结束 if (_year == 0) return false; else return true; } private: int _year; int _month; int _day; }; istream& operator >> (istream& in, Date& d) { in >> d._year >> d._month >> d._day; return in; } ostream& operator << (ostream& out, const Date& d) { out << d._year << " " << d._month << " " << d._day; return out; } struct ServerInfo { char _address[32]; int _port; Date _date; }; struct ConfigManager { public: ConfigManager(const char* filename) :_filename(filename) {} void WriteBin(const ServerInfo& info) { ofstream ofs(_filename, ios_base::out | ios_base::binary); ofs.write((const char*)&info, sizeof(info)); } void ReadBin(ServerInfo& info) { ifstream ifs(_filename, ios_base::in | ios_base::binary); ifs.read((char*)&info, sizeof(info)); } // C++文件流的优势就是可以对内置类型和自定义类型，都使用 // 一样的方式，去流插入和流提取数据 // 当然这里自定义类型Date需要重载>> 和 << // istream& operator >> (istream& in, Date& d) // ostream& operator << (ostream& out, const Date& d) void WriteText(const ServerInfo& info) { ofstream ofs(_filename); ofs << info._address << " " << info._port << " " << info._date; } void ReadText(ServerInfo& info) { ifstream ifs(_filename); ifs >> info._address >> info._port >> info._date; } private: string _filename; // 配置文件 }; int main() { ServerInfo winfo = { "192.0.0.1", 80, { 2024, 3, 21 } }; // 二进制读写 ConfigManager cf_bin("test.bin"); cf_bin.WriteBin(winfo); ServerInfo rbinfo; cf_bin.ReadBin(rbinfo); cout << rbinfo._address << " " << rbinfo._port << " " << rbinfo._date << endl; // 文本读写 ConfigManager cf_text("test.text"); cf_text.WriteText(winfo); ServerInfo rtinfo; cf_text.ReadText(rtinfo); cout << rtinfo._address << " " << rtinfo._port << " " << rtinfo._date << endl; return 0; }
7. stringstream的简单介绍
在程序中如果想要使用
stringstream，必须要包含头文件<sstream>。在该头文件下，标准库三个类：istringstream、ostringstream和stringstream，分别用来进行流的输入、输出和输入输出操作。
stringstream主要可以用来：
- 将数值类型数据格式化为字符串。
int main() { int a = 12345678; string sa; // 将一个整形变量转化为字符串，存储到string类对象中 stringstream s; s << a; s >> sa; // clear(); // 注意多次转换时，必须使用clear将上次转换状态清空掉 // stringstreams在转换结尾时(即最后一个转换后),会将其内部状态设置为badbit // 因此下一次转换是必须调用clear()将状态重置为goodbit才可以转换 // 但是clear()不会将stringstreams底层字符串清空掉 // s.str(""); // 将stringstream底层管理string对象设置成"", // 否则多次转换时，会将结果全部累积在底层string对象中 s.str(""); s.clear(); // 清空s, 不清空会转化失败 double d = 12.34; s << d; s >> sa; string sValue; sValue = s.str(); // str()方法：返回stringsteam中管理的string类型 cout << sValue << endl; return 0; }运行结果：
- 字符串拼接。
int main() { stringstream sstream; // 将多个字符串放入 sstream 中 sstream << "first" << " " << "string,"; sstream << " second string"; cout << "strResult is: " << sstream.str() << endl; // 清空 sstream sstream.str(""); sstream << "third string"; cout << "After clear, strResult is: " << sstream.str() << endl; return 0; }运行结果：
- 序列化和反序列化结构数据。
struct ChatInfo { string _name; // 名字 int _id; // id Date _date; // 时间 string _msg; // 聊天信息 }; int main() { // 结构信息序列化为字符串 ChatInfo winfo = { "张三", 135246, { 2024, 3, 21 }, "晚上一起看电影吧" }; ostringstream oss; oss << winfo._name << " " << winfo._id << " " << winfo._date << " " << winfo._msg; string str = oss.str(); cout << str << endl << endl; // 我们通过网络这个字符串发送给对象，实际开发中，信息相对更复杂， // 一般会选用Json、xml等方式进行更好的支持 // 字符串解析成结构信息 ChatInfo rInfo; istringstream iss(str); iss >> rInfo._name >> rInfo._id >> rInfo._date >> rInfo._msg; cout << "-------------------------------------------------------" << endl; cout << "姓名：" << rInfo._name << "(" << rInfo._id << ") "; cout << rInfo._date << endl; cout << rInfo._name << ":>" << rInfo._msg << endl; cout << "-------------------------------------------------------" << endl; return 0; }运行结果：
注意：
stringstream实际是在其底层维护了一个string类型的对象用来保存结果。多次数据类型转化时，一定要用
clear()来清空，才能正确转化，但clear()不会将stringstream底层的string对象清空。可以使用
s. str("")方法将底层string对象设置为""空字符串。可以使用
s.str()将让stringstream返回其底层的string对象。
stringstream使用string类对象代替字符数组，可以避免缓冲区溢出的危险，而且其会对参数类型进行推演，不需要格式化控制，也不会出现格式化失败的风险，因此使用更方便，更安全。
