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前言🙌

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C++四大类型转换

什么是类型转换

​ 我最开始接触到类型转换的是在学习C语言的时候。比如隐式类型转换，类型强转。我们从字面意思上其实就能够理解的七七八八了。类型转换就是发生在不同类型对象之间的，由于类型不相同，就需要进行一个类型的转换，达到类型匹配的效果。本篇文章主要是分享自己对于C++四大类型转换的理解和所学的知识，以及对他们的应用场景进行一个举例和分析，从而让大家更好的了解和吸收~

C语言中的类型转换

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。

• 隐式类型转换：编译器在编译阶段自动进行，能转就转，不能转就编译失败
• 显示类型转换（我们常说的强转）：需要用户自己处理

为什么C++要嫌弃C语言的类型转换？自行搞一套呢？

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
• 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

因为C语言存在上述一些缺点，因此C++是有点嫌弃C语言的类型转换的，所以自己搞了一套。

这里举个具体的例子：

先看下面的代码，大家看看是否能够发现C语言类型转换的问题：

void func(size_t pos)
{
	int end = 10;
	while (end >= pos)
	{
		cout << end << endl;
		--end;
	}
}

int main()
{
	func(0);

	return 0;
}

执行结果：为什么会陷入死循环呢？由于C语言的隐式类型转换，int 类型会转换为无符号整型。当end减到你所认为的“负数”时，其实它是一个非常大的正数！注意：无符号的整数都是 >= 0 的。

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

static_cast对应的其实是C语言中的隐式类型转换。

所适用的场景：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。相近类型(意义相似的类型)用static_cast。

代码复现场景使用：

例如double和int类型对象之间的赋值场景。由于double和int都是表示数据大小的类型，他们的意义是相近的，因此可以用static_cast。

int main()
{
	// 相近类型用static_cast->意义相似的类型
	double d = 1.1;
	int a = static_cast<int>(d);
	cout << a << endl;
	return 0;
}

执行结果：能够执行成功，因为要将d转为int，所以结构最终打印是1。

2、reinterpret_cast

​ reinterpret_cast,你可以简单的理解为就是对应C语言中的强转。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

适用场景：对于具有一定关联的类型，但是意义不相似的类型，可用reinterpret_cast

代码复现场景使用：

例如将int类型的对象转换成int*的对象。它们之间有一定的关联关系：都是数值；但是int表示的数据大小的类型，int * 这表示地址的编号。它们的意义不同，但有一定的关联关系。可以用reinterpret_cast来进行一个类型转换。

int main()
{

	int a = 0;
	//int* ptr = static_cast<int*>(a);
	int* ptr = reinterpret_cast<int*>(a);
	//cout << ptr << endl;

	return 0;
}

执行结果：

程序运行成功。

用static_cast是不可以的，程序运行会失败。

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。

注意点：const修饰的变量，编译器会进行一个优化处理，编译器默认认为被const修饰的变量不会被更改。因此，就不会每次去内存中去取值，更新const修饰的变量内容。而是直接用一个常量来替换，或者将其放到一个寄存器中存储起来。

大家先看下面的代码执行的结果？是否感觉很奇怪？

p指向a的空间，*p就是a。那 *p = 3 为什么没有改变a的值呢？？？原因就是在注意点那里。

这里可以使用volatile关键字，让其去内存中去取，更新const修饰的变量a。也就是说：破除这里的优化，可以用volatile。从程序运行的结果来看，a的值是改变的了。

但是，这有一个比较奇怪的问题，为什么p和&a的地址打印不是一样的呢？？？经过我的探索，可能是没有匹配好const_cast的构造函数导致的。需要对类型转一下就可以打印出我们想要的值了。其实和char*打印遇到的情况一致，cout 直接打印char * ,会按照字符串的方式打印，而不会打印出地址。

代码复现场景使用：

void Test ()
{
  const int a = 2;
  int* p = const_cast< int*>(&a );
  *p = 3;
  cout<<a <<endl;
}

4、dynamic_cast

dynamic_cast,是C语言没有的一种类型转换。它是一种动态类型转换。

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)，但是父类的对象转换成子类的对象一定是不行的。

• 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)，可以认为是天然的一种行为，编译器的一种特殊处理。这里不会产生临时变量，处理方式形象的称为切片（切割）。如果发生类型转换，一定会产生临时变量，具有常性。

  

  因为具有常性，所以要加上const才是对的

  

• 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：

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

为什么要支持向下转呢？

因为有些场景需要。如果使用强转或者用static_cast或者reinterpret_cast进行转换，都是不安全的。容易导致越界的问题。

场景举例：

如果pa指向的是子类对象，是不会越界的。

如果pa指向的是父类对象，则会有越界的风险。为什么呢？因为子类继承父类。相对与父类对象而言，子类对象是在父类的基础上扩展的。如果让父类指针或者引用转换为子类的指针或者引用。就会导致用父类的指针去访问不属于自己的空间资源，从而导致越界问题！如下图所示：

代码复现场景使用：

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

	int _a = 0;
};

class B : public A
{

public:
	int _b = 1;
};

void fun(A* pa)
{
	B* ptr = dynamic_cast<B*>(pa);
	if (ptr)
	{
		ptr->_a++;
		ptr->_b++;
	}
	else
	{
		cout << "转换失败" << endl;
	}
}
int main()
{
	A a;
	B b;
	fun(&a);
	fun(&b);

	return 0;
}

程序执行结果：可以发现，程序没有崩溃，因为使用dynamic_cast,会检查pa的指针的指向。如果pa指向的是父类的对象，就会不允许转换，从而转换失败返回空。所以保证了程序的安全。

RTTI

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

总结撒花💞

   使用C++这一套类型转换规范，可以让程序员面对类型转换时，更加谨慎，也会让程序更加安全。这里强烈建议：避免使用强制类型转换！！！本篇文章旨在分享的是C++四大类型转换知识。希望大家通过阅读此文有所收获！
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