目录
- 前言
- 一、C语言中的类型转换
- 二、为什么C++需要四种类型转换
- 三、C++强制类型转换
- 3.1 static_cast
- 3.2 reinterpret_cast
- 3.3 const_cast
- 3.4 dynamic_cast
- 向上转型
- 向下转型
- 四、RTTI(了解)
- 总结
前言
在C语言就已经存在了类型转化，但是其中的一些类型转换存在一些问题，所以C++在C语言的基础上又添加了属于自己的类型转换，下面我们一起来看看吧。
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。
- 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
- 显式类型转化：需要用户自己处理
void Test()
{
int i = 0;
//隐式类型转换(意义相近的类型)
double j = i;
printf("%d, %.2f\n", i, j);
int* p = &i;
//显示的强制类型转换(意义不相近的类型，值转换后有意义)
int address = (int)p;
printf("%p, %d", p, address);
}
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语言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
- 还有一个我们在插入数据是经常遇到的问题也是因为隐式类型转换造成的
情况一:
void Insert(size_t pos, char ch)
{
//假设给定一个大小，假定数组大小为5
size_t _size = 5;
size_t end = _size - 1;
while (end >= pos)
{
//这里假设有一个_str数组，我们要在数组中插入数据的话，就要先移动数据
//_str[end + 1] = str[end];
end--;
}
}
int main()
{
Insert(0, 'a');
return 0;
}
上面的程序运行会死循环。
分析:
因为我们要在数组的0位置处插入数据，那么最后end最终会变为-1，但是这里end为无符号整数，-1就会被隐式转换为一个很大的数，所以这里就会一直进行循环。
情况二:
void Insert(size_t pos, char ch)
{
//假设给定一个大小，假定数组大小为5
size_t _size = 5;
//我们在这里对end进行修改，让它为int类型，这样就可以得到负数了
int end = _size - 1;
while (end >= pos)
{
//这里假设有一个_str数组，我们要在数组中插入数据的话，就要先移动数据
//_str[end + 1] = str[end];
end--;
}
}
int main()
{
Insert(0, 'a');
return 0;
}
上面的程序运行会死循环。
上面的代码我们对end类型进行了修改，使其可以变为负数，但是这样还是会死循环，因为在下面while循环中进行比较的时候，end还是会进行隐式类型转换，转换为无符号整形，最后比较的时候end还是会一直大于等于pos。
解决办法: 只有将end与pos的类型都改为int类型，才能避免死循环。
void Insert(int pos, char ch)
{
//假设给定一个大小，假定数组大小为5
size_t _size = 5;
//我们在这里对end进行修改，让它为int类型，这样就可以得到负数了
int end = _size - 1;
while (end >= pos)
{
//这里假设有一个_str数组，我们要在数组中插入数据的话，就要先移动数据
//_str[end + 1] = str[end];
end--;
}
}
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化操作符:
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，但他不能用于两个不相关的类型进行转换
int main()
{
double d = 3.14;
//意义相近的类型可以进行转换
int i = static_cast<int> (d);
cout << i << endl; //输出3
return 0;
}
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()
{
int i = 1;
int* pi = &i;
//不支持不同意义的类型进行转换,这里使用static_cast会报错
//int address = static_cast<int> (pi);
int address = reinterpret_cast<int> (pi);
cout << pi << endl;
cout << address << endl;
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 = 5;
int* pa = const_cast<int*> (&a);
//int* pa = (int*)&a;
//大家猜猜下面的输出结果为多少
*pa = 6;
cout << a << endl;
cout << *pa << endl;
return 0;
}
分析:
1.为什么修改*pa不会报错，不是有const修饰么？
const修饰的其实是a这个变量，使其不会被修改，但是a变量对应的内存中所存储的数据是可以被修改的，我们相当于直接对其地址处所存储的数据进行了修改，而没有对a进行修改，所以并不会报错。而该内存处的数据也会被修改成功。
2.为什么最后a的值没有发生变化，而*pa的数据却发生了变化
我们最后出现上面结果的原因其实很简单，a是const修饰的变量，编译器对于const修饰的数据其实是会进行优化处理的，const修饰的数据可以视为常量，不能被修改，编译器知道他不会修改的特性后，就会将该数据存储在寄存器中，因为在寄存器中会更方便的取出数据，而一般的数据都是在内存中的，我们在访问该数据时编译器要去内存中找该数据，但是a被放在了寄存器中，所以编译器直接访问寄存器中的数据，并没有去内存中寻找，所以a还是最开始的数据，二内存中的数据已经被修改了，所以最后*pa为6。
那么有什么办法让a的值也发生变化呢，只需要有一个关键字修饰就可以了
int main()
{
//增加一个volatile关键字，a的值就会随着后面的修改而改变
volatile const int a = 5;
int* pa = const_cast<int*> (&a);
*pa = 6;
cout << a << endl; //6
cout << *pa << endl; //6
return 0;
}
以上三种强制类型转换小结:
1.兼容C隐式类型转换和强制类型转换
2.期望不使用之前的C语言的类型转换，使用规范的C++显示强制类型转换
3.static_cast(隐式类型转换) 、reinterpret_cast + const_cast(强制类型转换)
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) ---- 特例
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(nullptr)
向上转型
向上转型是一种特例，是编译器天然支持的，下面我们来证明一下。
下面我们再来看一下父类与子类进行向上转型时发生了什么
向下转型
dynamic_cast是专门用来向下转型时使用的
首先我们要说明一个问题:
父类对象无论如何都是不允许转换成子类对象的，因为这样可能会造成越界的问题
int main()
{
A a;
//父类对象无论如何都是不允许转换成子类对象的
B b = (B)a;
return 0;
}
但是指针和引用要允许转换，比如说下面的这个场景
如果我们用上面的方法，是不安全的，会导致数据的非法访问，所以在C++中给出了dynamic_cast，这个是安全的，下面我们一起来看看他的用法。
class A
{
public:
//父类必须含有虚函数
virtual void Fun() {}
public:
int _a = 0;
};
class B :public A
{
public:
int _b = 1;
};
//A*指针pa可能指向父类，可能指向子类
void Func(A* pa)
{
//如果pa是指向子类，那么可以转换，转换表达式返回正确的地址
//如果pa是指向父类，那么不能转换，转换表达式返回nullptr
B* pb = dynamic_cast<B*> (pa); //安全的
if (pb)
{
cout << "转换成功" << endl;
pb->_a++;
pb->_b++;
cout << pb->_a << ":" << pb->_b << endl;
}
else
{
cout << "转换失败" << endl;
pa->_a++;
cout << pa->_a << endl;
}
}
int main()
{
A a;
B b;
Func(&a);//父类调用函数
Func(&b);//子类调用函数
return 0;
}
知识延伸
class A1
{
public:
virtual void Fun() {}
public:
int _a1 = 0;
};
class A2
{
public:
virtual void Fun() {}
public:
int _a2 = 0;
};
class B :public A1,public A2
{
public:
int _b = 1;
};
int main()
{
B b;
A1* pa1 = &b;
A2* pa2 = &b;
cout << pa1 << endl;
cout << pa2 << endl << endl;
B* pb1 = (B*)pa1;
B* pb2 = (B*)pa2;
cout << pb1 << endl;
cout << pb2 << endl << endl;
B* pb3 = dynamic_cast<B*> (pa1);
B* pb4 = dynamic_cast<B*> (pa2);
cout << pb3 << endl;
cout << pb4 << endl << endl;
return 0;
}
我们来观察一下上面关于地址的输出结果有什么特点。
我们可以看到在最开始pa1和pa2地址是不同的，这个也很容易理解，因为发生了切片，所以最后地址也是不同的。
但是后面我们对两个父类的地址进行强制类型转换，转换为子类地址，无论是C语言的强制类型转换，还是C++的类型转换，最后的地址都是相同的。
注意
强制类型转换关闭或挂起了正常的类型检查，每次使用强制类型转换前，程序员应该仔细考虑是否还有其他不同的方法达到同一目的，如果非强制类型转换不可，则应限制强制转换值的作用域，以减少发生错误的机会。强烈建议：避免使用强制类型转换
四、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
1.typeid运算符: 获取对象类型字符串
2.dynamic_cast运算符: 父类的指针指向父类对象，还是子类对象
3.decltype: 推导一个对象类型，这个类型可以用来定义另一个对象
总结
关于C++的类型转换到这里就已经讲解完毕了，在我们平时敲代码的过程中还是要让自己的代码更加规范一些，这样就可以避免很多的错误，也希望小伙伴们能从之前C语言的代码习惯改变过来，以C++的规范来写代码。
