【C++】C++的类型转换

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1、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

1. 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
2. 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;//类型相近才能隐式类型转换
	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);
}

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

既然C语言都有类型转换了，C++又出类型转换的语法意义何在呢？

2、为什么C++需要四种类型转换

C风格的转换格式很简单，但是有不少缺点的：

1. 隐式类型转化有些情况下可能会出问题：比如截断、提升、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

void insert(size_t pos, char ch)
{
	// pos是0的时候，死循环
	int end = _size;//end可以小于0了，但是左边的end是int类型，右边的pos是size类型，发生隐式类型转换，继续死循环
	//size end = _size;//这个时候end是size_t类型的，值不会小于0，陷入死循环
	while (end >= pos)
	{
		// 挪动数据
		--end;
	}
	_str[pos] = ch;
}

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

3、C++强制类型转换（重点）

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
我们下面一个个讲

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

可以理解为C语言的隐式类型转换

//C++		static_cast -- 适用于相似类型转换
double c = static_cast<double>(a);
int main()
{
  double d = 12.34;
  int a = static_cast<int>(d);
  cout<<a<<endl;
  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

可以理解为C语言的显式类型转换

//C++		reinterpret_cast -- 适用于不相关类型之间的转换
int address = reinterpret_cast<int>(p);
int main()
{
	 double d = 12.34;
	 int a = static_cast<int>(d);
	 cout << a << endl;
	 // 这里使用static_cast会报错，应该使用reinterpret_cast
	
	 //int *p = static_cast(a);
	
	 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

//const_cast用的时候谨慎一点点
void Test ()
{
	const int a = 10;//a是一个常变量，常变量还是存在栈区的，我们不能直接修改，但是可以间接修改
	int* p = const_cast<int*>(&a);
	*p = 100;
	cout << a << endl;//10 --> a变量前面加volatile关键字，就是100
	cout << *p << endl;//100
}

3-4、dynamic_cast

上面三个可以认为C语言就有或者能够做到，而C++只是期望规范转换格式
最后的dynamic_cast是C语言做不到的

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，天生就可以，赋值兼容规则)
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

以前的写法：

class A
{
public:
	virtual void f() {}
	int _a = 0;
};

class B : public A
{
public:
	int _b = 0;
};
void Func(A* ptr)
{
	// 会成功 —— 但是直接转换是不安全的
	B* bptr = (B*)ptr;
	//B* bptr = reinterpret_cast(ptr);//一样会成功，但是有风险！！！
	cout << bptr << endl;

	bptr->_a++;//越界问题
	bptr->_b++;

	cout << bptr->_a << endl;
	cout << bptr->_b << endl;
}
int main()
{
	A aa;
	B bb;
	Func(&aa);
	Func(&bb);

	return 0;
}

ptr如果是指向子类对象，那么转回子类对象没问题
ptr如果是指向父类对象，那么转回子类对象是存在越界风险的

dynamic_cast的写法：

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

	int _a = 0;
};
class B : public A
{
public:
	int _b = 0;
};

void Func(A* ptr)
{
	// C++规范的dynamic_cast是安全的
	// 如果ptr是指向父类，则转换失败，返回空
	// 如果ptr是指向子类，则转换成功
	B* bptr = dynamic_cast<B*>(ptr);
	cout << bptr << endl;

	if (bptr)
	{
		bptr->_a++;
		bptr->_b++;

		cout << bptr->_a << endl;
		cout << bptr->_b << endl;
	}
}
int main()
{
	A aa;
	B bb;
	Func(&aa);
	Func(&bb);

	return 0;
}

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

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：

1. typeid运算符
2. dynamic_cast运算符
3. decltype

5、常见面试题

1. C++中的4中类型转化分别是：static_cast、reinterpret_cast、const_cast、dynamic_cast
2. 说说4中类型转化的应用场景
   static_cast：非多态类型的转换（静态转换），可以理解为C语言的隐式类型转换
   reinterpret_cast：将一种类型转换为另一种不同的类型，可以理解为C语言的强制类型转换
   const_cast：删除变量的const属性，让我们方便赋值
   dynamic_cast：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)

6、总结

本章内容也十分简单，4个C++转换类型，前面三个C语言都能够完成，我们以后如果没有强制要求，随意使用，第4个dynamic_cast要掌握，其实也是很简单的，就是不让父转子，然后RTTI就是了解内容，可不深入研究