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前言

C语言中的类型转换

C++强制类型转换

static_cast（static静止的）

reinterpret_cast（reinterpret重新解释）

const_cast（const常量）

总结

dynamic_cast（dynamic动态）

RTTI

常见面试题

前言

        C++继承了不少C语言的知识，因为C++最开始就是从C语言出来的，于是也就导致了C++将C语言的，好的与不好的，都继承下来了。

        有一个东西就是从C语言沿袭过来的，但是其又是不够好的 —— 隐式类型的转换。

C语言中的类型转换

• 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 = 1;
     // 隐式类型转换
     double d = i;
     printf("%d, %.2f\n" , i, d);

     int* p = &i;
     // 显示的强制类型转换
     int address = (int) p;
     printf("%x, %d\n" , p, address);
}

#问：什么情况下允许隐式类型转换？什么情况下允许强制类型转换？

        （C++继承的C语言的 —— C语言那就当然是针对于内置类型啦）

C语言是意义相近的类型允许隐式类型的准换，如：整形家族和浮点数家族。

• 整形之间转换是：小的可以转大的（提升），大的也可以转小的（截断）。
• 整形和浮点之间转换是：通过补位的方式，整形转浮点补浮点就行因为精度，浮点转整形丢掉精度。

        可以说：它们都是用来表示数据的大小，只是空间的大小不一样，表示的范围不一样。还有就是浮点数的存储机制也不一样，其还能表示小数点后的精度。（本质：意义相近）

C语言中对于显示强制类型转换是意义不相近的类型，值转换后有意义。

Note：

        整体来说，隐式类型还好，但是显示类型是有巨大的坑的。

在日常中最简单的insert函数实现（数据移动）中，就有问题。

void Insert(size_t pos, char ch)
{
    size_t _size = 5;
    // ……
    int end = _size - 1;
    while(end >= pos)
    {
        _str[end + 1] = _str[_end];
        --end;
    }
}

Insert(3, 'A'); // 没有问题
Insert(0, 'A'); // 有问题

        在其中，第二个Insert就存在问题，因为在判断的时候就会发生隐式类型的转换。

         在这个判断的时候应该就是end为-1，pos为0然后，退出while循环，但是此处它会悄悄地进入执行，因为在一个操作符的两端的操作数也会发生隐式类型的转换。这个时候会悄悄的产生一个变量将end进行了提升（从无符号提升成有符号），然后就会导致数据的越界。

        所以，C语言留下的这个东西也是一个坑。并且没有办法因为为了兼容前面的内容，所以没有办法移除隐式转换，所以我们需要注意隐式转换的坑。

        于是，便有了C++的规范化。

#问：为什么C++需要四种类型转换？

1. 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。
2. 显式类型转换将所有情况混合在一起，代码不够清晰。

Note：

        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。

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

        这个时候C语言的隐式类型转换的一套还是可以使用的，只不过一般编译器会报警告，不影响运送，但是会告诉你，如：浮点数转换为整形精度可能会丢失。

static_cast（static静止的）

        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 - 意义相近的类型。

int main()
{
    double d = 12.34;
    int a = static_cast<int>(d);
    std::cout << a << std::endl;
    return 0;
}

        不是相近的类型不可以运用其来转换。

int main()
{
	int* p = &a;

	// 不支持的
	int address = static_cast<int>(p);
	return 0;
}

        其是会报错为，如："static_cast"：无法从"int*"转换为"int"，的错误（无效的）。

reinterpret_cast（reinterpret重新解释）

        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 - 意义不相关的类型。

int main()
{
	double d = 12.34;
	int a = static_cast<int>(d);

	int* p = &a;
	// 不支持的
	//int address = static_cast<int>(p);
	int address = reinterpret_cast<int>(p);

	return 0;
}

         对于const修饰的变量，不能转化，因为C++的规范会进行检查。

int main()
{
	const int a = 2;
    // 不支持
	int* p = reinterpret_cast<int*>(&a)

	*p = 3;
	return 0;
}

补充：

        甚至有一些地方还可以支持一些比较bug的转化。因为其相当于重新解释了，转换成完全另外一个类型。如：其实是一个指针，转换成为了一个数据大小，或者是一个数据大小转换成为了指针。

const_cast（const常量）

        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;
	return 0;
}

        一个奇葩的操作。

int main()
{
	const int a = 2;
	int* p = const_cast<int*>(&a);

	*p = 3;
	cout << a << endl;
	cout << *p << endl;
	return 0;
}

#问：上面的奇葩的操作的输出结果是什么？

简单的来看是不是以为是：3、3？那就错了。

        p是a的地址，那*p就是a，这么想上面没错（const对象虽然不能改，但是在C++里面const修饰的变量叫做常变量，是不能被直接的修改，但是可以被间接接的修改）。

修改const变量：

        就像上述，就是改const的方法。这种方式很bug，我们取到const修饰的变量的地址，然后通过地址间接的强制去改。本质的原因就是C++的const修饰的变量，并没有存储到常量区当中去，const修饰的变量与其他的变量一样，都存在栈上的，所以使用指针的方式是可以被修改的。

其实运行结果是：2、3！

        而且我回很奇特的发现，我们对于数据进行监视数据是：3、3，然而实际打印出的数据却是2，3。

        这个的原因是由来于编译器的优化，编译器对于const类型的变量是有优化的。比如说有一些编译器的优化是会将数据放在寄存器的，因为对于编译器来说，这个const修饰的对象，是只会读而并不会进行修改的，于是为了提高运行的效率，于是直接将数存储到了寄存器当中，你要就取。所以虽然内存中的数据被进行了更改，但是在寄存器看来就是没变。

        有一些编译器的处理方式，不是放到寄存器，而是直接搞死，如同一个宏。不取直接就给初始化时的值。

        所以也就是为什么 const_cast 也可以作为毫不相关的转换（重新解释的转换）。 const_cast 单独形成一类，也就是为了告诉我们这个地方很危险。还有一个方法可以解决这个问题：volatile（关键字），就是为了告诉编译器这个地方不要进行优化，直接去内存中取这个值。

总结

1. 兼容C隐式类型转换和强制类型转换。
2. 期望我们需要使用C语言的，期望我们用规范的C++显示的强制类型转换。
3. static_cast （隐式类型转换） 、reinterpret_cast、const_cast （强制类型转换） 。

dynamic_cast（dynamic动态）

        是C语言没有的，是C++自己增加的，适用于向下转化。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） ——  天然支持

        严格的来说：向上转型是不属于隐式类型转换，也不属于显示类型转换。它可以说是C++的一个特例，其不需要进行转换，它是赋值兼容的。

• 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）

• dynamic_cast只能用于父类含有虚函数的类 —— 否者编译直接报错。
• 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。 

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

class B : public A
{};

int main ()
{
    B bb;
    A aa = bb;
    A& ra = bb;
    return 0;
}

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

class B : public A
{};

int main ()
{
    A aa;
    // 父类对象无论如何都是不允许转换成子类对象的
    // B bb = dynamic_cast<B>(aa);
    // B bb = (B)aa;
    return 0;
}

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

class B : public A
{};

int main ()
{
	// 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 bb;
    A* pa = bb;
	B* pb = dynamic_cast<B*>(pa); // 安全的
	//B* pb = (B*)pa;             // 不安全

	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;
    }
}

#include <iostream>

class A1
{
public:
	virtual void f(){}
public:
	int _a1 = 0;
};

class A2
{
public:
	virtual void f(){}
public:
	int _a2 = 0;
};

class B : public A1, public A2
{
public:
	int _b = 1;
};

int main()
{
	B bb;
	A1* ptr1 = &bb;
	A2* ptr2 = &bb;
    std::cout << ptr1 << std::endl;
    std::cout << ptr2 << std::endl << std::endl;

	B* pb1 = (B*)ptr1;
	B* pb2 = (B*)ptr2; // C语言的强制类型转换是回得到开头的
    std::cout << pb1 << std::endl;
    std::cout << pb2 << std::endl << std::endl;

	B* pb3 = dynamic_cast<B*>(ptr1);
	B* pb4 = dynamic_cast<B*>(ptr2);

    std::cout << pb3 << std::endl;
    std::cout << pb4 << std::endl << std::endl;

	return 0;
}