C++:typeid4种cast转换

news2025/1/21 14:04:44

typeid

typeid
typeid是C++标准库中提供的一种运算符，它用于获取类型的信息。它主要用于类型检查和动态类型识别。当你对一个变量或对象使用typeid运算符时，它会返回一个指向std::type_info类型的指针，这个信息包含了关于该类型名称、大小、基本成员等元数据。
(1)typeid是一个运算符，类似于sizeof
(2)typeid定义在头文件typeinfo中，必须包含该头文件
(3)typeid用来返回一个变量（表达式）（对象）的类型
(4)typeid使用实战

#include <typeinfo>

int main() {
  int a; // a type:i
  cout << "a type:" << typeid(a).name() << endl;
  char a1; // a1 type:c
  cout << "a1 type:" << typeid(a1).name() << endl;
  uint8_t a2; // a2 type:h
  cout << "a2 type:" << typeid(a2).name() << endl;
  unsigned char a3; // a3 type:h
  cout << "a3 type:" << typeid(a3).name() << endl;
  signed char a4; // a4 type:a
  cout << "a4 type:" << typeid(a4).name() << endl;

  return 0;
}

在这里插入图片描述

typeid的深层次说明
(1)一个表达式的类型分静态类型和动态类型，分别对应编译期和运行时类型决策系统
(2)typeid可用来返回静态类型，也可用来返回动态类型
(3)typeid是C++语言本身的特性，由编译器和库函数共同支撑
(4)typeid真正大用在引入class和继承后，并结合指针和引用后才能显现出来

4种cast转换

static_cast
static_cast 用于在类型之间进行标准转换，如基本类型转换、类层次结构之间的向上和向下转换，以及隐式转换。
(1)源生类型之间的隐式类型转换，可以用static_cast来明确告知编译器，避免警告，转换后可能丢失精度，正确性需要程序员自己保证
(2)用来将void *p转为具体的指针类型，取回原有的指针类型
(3)用于类层次结构中父类和子类之间指针和引用的转换。其中上行转换时安全的，而下行转换时不安全的。
(4)总结：static_cast<>()是编译时静态类型检查，使用static_cast可以尽量发挥编译器的静态类型检查功能，但是并不能保证代码一定“正确”（譬如可能会丢失精度导致错误，可能经过void *之后导致指针类型错误，可能下行转换导致访问错误。）
(5)评价：static_cast必须会用，见了必须认识，能理解使用static_cast的意义，但是实际上只能解决很初级的编程问题，属于初级语法特性。

class Base {
public:
  virtual void show() { std::cout << "Base class" << std::endl; }
};

class Derived : public Base {
public:
  void show() override { std::cout << "Derived class" << std::endl; }
};

int test() {
  // 基本类型转换
  int a = 10;
  double b = static_cast<double>(a);
  std::cout << "a: " << a << ", b: " << b << std::endl;

  int *p = &a;
  void *p1 = p; p1已经丢掉了自己的类型

  int *p2 = static_cast<int *>(p1); // p2又取回了自己的类型
  // std::cout << "*p1: " << *p1 << std::endl;//error: ‘void*’ is not a
  // pointer-to-object type

  int *p3 = (int *)p1;
  std::cout << "*p3: " << *p3 << std::endl;
  std::cout << "*p2: " << *p2 << std::endl;

  // 类层次结构转换 类层次结构之间的向上和向下转换
  Base *basePtr = new Derived();
  Derived *derivedPtr = static_cast<Derived *>(basePtr);
  derivedPtr->show(); // 输出 "Derived class"

  delete basePtr;

  return 0;
}

在这里插入图片描述

reintepret_cast
reinterpret_cast 用于将指针或引用类型转换为其他指针或引用类型。它通常用于底层的、与类型无关的编程，需要谨慎使用。
(1)用于明确告知编译器该类型转换在编译时放行，正确性由程序员自己负责
(2)reintepret_cast转换前后对象的二进制未发生任何变化，只是对这些二进制位的编译器类型标识发生了变化，或者说是编译器看待这些二进制位的结论不同了
(3)reintepret_cast一般用于将指针转成int或者回转，将A类型指针转为B类型指针等
(4)reintepret_cast其实就是让C++在本次转换中放弃严苛的编译器类型检查
const_cast
const_cast 用于在类型中添加或移除 const 属性。它常用于需要修改常量数据的场景。
(1)用来修改类型的const或volatile属性
(2)格式为：const_cast<type_id> (expression)
(3)思考：const_cast为什么能修改const为非const？

#include <iostream>

void modifyValue(const int* ptr) {
    int* modifiablePtr = const_cast<int*>(ptr);
    *modifiablePtr = 20;
}

int main() {
    const int value = 10;
    std::cout << "Before modification: " << value << std::endl;

    modifyValue(&value);

    std::cout << "After modification: " << value << std::endl;  // 输出结果是未定义的行为
    return 0;
}

dynamic_cast
dynamic_cast 用于在类层次结构中进行安全的向下转换，前提是类必须有虚函数。它在运行时进行类型检查，失败时返回 nullptr。
(1)只用在父子class的指针和引用访问时的转换中，尤其是下行转换时
(2)属于一种运行时转换机制，运行时才能知道转换结果是NULL还是有效对象
(3)运行时确定对象类型RTTI（run time type indentification）是一种需求，C++有一套机制来实现

#include <iostream>

class Base {
public:
    virtual void show() {
        std::cout << "Base class" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    void show() override {
        std::cout << "Derived class" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Base* basePtr = new Derived();
    Derived* derivedPtr = dynamic_cast<Derived*>(basePtr);
    if (derivedPtr) {
        derivedPtr->show();  // 输出 "Derived class"
    } else {
        std::cout << "dynamic_cast failed" << std::endl;
    }

    delete basePtr;
    return 0;
}