【C++学习笔记】C++如何规范C语言中的类型转换

1 C语言中类型转换的缺陷

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。隐式类型转化仅支持相关类型的转换。比如double转int

2. 显式类型转化：需要用户自己处理的转换，比如不相关类型的转换。
   比如地址转int

int main()
{
	double d = 1.5;
	// 隐式类型转换
	 int i = d;
	cout << d << " " << i << endl;//1.5 1

	int* p = &i;
	// 显示的强制类型转换
	int address = (int)p;
	cout << p << " " << address << endl;
	return 0;
}

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

2 为什么C++要规范C的类型转换

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

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

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

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

示例1：两个相关类型的转换

int main()
{
	double d = 1.5;
	int i = static_cast<int>(d);
	cout << d << " " << i << endl;//1.5 1
	return 0;
}

示例2：两个不相关类型不能使用static_cast进行转换

int main()
{
	int i = 10;
	int* p = &i;
	//int j = static_cast(p);//error，不能这样使用，int和int*是不相关类型
	int j = (int)p;//C语言方式可以直接转
	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

reinterpret_cast可以支持不相关类型的转换
示例1：不相干类型的转换

int main()
{
	int i = 10;
	int* p = &i;
	int j = reinterpret_cast<int>(p);
	cout << "j=" << j << endl;
	cout << "p=" << p << 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 = 2;
	int* p = const_cast<int*>(&a);
	*p = 3;
	cout << "a = " << a << endl;//2
	//注意：这里a其实被修改为3了，但是由于编译器优化的原因
	//会在预编译的时候之后把这里a替换为2，类似于宏的直接替换
	cout << "*p = " << *p << endl;//3
	return 0;
}

这里的a的值其实已经被替换为3了，但是由于a是一个常量，编译器优化的原因，会在预编译的时候把cout那行的a直接替换会2，类似于宏的直接替换。

可以打开监视窗口查看a的实际的值，确实被修改为3了

如果想要取消编译器的优化的话，可以加上volatile关键字

int main()
{
	volatile const int a = 2;
	int* p = const_cast<int*>(&a);
	*p = 3;
	cout << "a = " << a << endl;//3
	cout << "*p = " << *p << endl;//3
	return 0;
}

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->父类对象/指针/引用(不需要转换，赋值兼容规则)

这里要处理的是，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

示例1：

class A
{
public:
	virtual void f(){}
};
class B :public A
{
};
void fun(A* pa)
{
	//父类的指针转回子类，且父类的指针指向的还是A对象，这时如果强转成B*，是不安全的。
	B* pb1 = (B*)pa;//C语言方式可以直接转，但是存在安全问题
	B* pb2 = dynamic_cast<B*>(pa);//这里C++方式不能这样转。返回0

	cout << "pb1:" << pb1 << endl;
	cout << "pb2:" << pb2 << endl;
}
int main()
{
	A a;
	B b;
	fun(&a);
	return 0;
}

示例2：

using namespace std;
class A
{
public:
	virtual void f(){}
};
class B :public A
{
};
void fun(A* pa)
{
	//父类的指针转回子类，但父类的指针指向是B对象，这时如果强转成B*，是安全的。
	B* pb1 = (B*)pa;
	B* pb2 = dynamic_cast<B*>(pa);

	cout << "pb1:" << pb1 << endl;
	cout << "pb2:" << pb2 << endl;
}
int main()
{
	A a;
	B b;
	fun(&b);
	return 0;
}