C++ -- 类型转换

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C语言中的类型转换

为什么C++需要四种类型转换

C++ 类型转换

static_cast

reinterpret_cast

const_cast

添加关键字 volatile

dynamic_cast

补充

RTTI

总结

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C语言中的类型转换

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        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 = 1;
    double d = 8.88;

    i = d; // c语言支持相近类型的隐式类型转换(相近类型，也就是意义相似的类型)
    cout << i << endl; // 8

    int* p = nullptr;
    p = (int*)i;// c语言支持不相近类型的强制类型转换 (不相近类型，也就是意义差别很大的类型
    cout << p << endl; // 00000008
}

为什么C++需要四种类型转换

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C语言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。

C++ 类型转换

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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

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

int main()
{
	double d = 12.34;
	int a = static_cast(d);  // 对应c语言隐式类型转换 (相近类型）
	cout << a << endl;
 
	int* p = &a;
	// static_cast不能用于两个不相关类型之间转换
	//int address = static_cast(p); //error
	return 0;
}

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* p = reinterpret_cast(i); // 对应c语言大部分强制类型转换 (不相近类型）
	cout << p  << endl;

	// static_cast不能用于两个不相关类型之间转换
	//int address = static_cast(p); //error
	return 0;
}

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 ci = 10;
	int* pi = const_cast(&ci); //对应c语言强制类型转换中去掉const属性的（不相近类型)
	//int* pi = (int*)&ci;
	*pi = 20;
	cout << *pi << endl;
	cout << ci << endl;
	return 0;
}

调试查看 

解释：

由于编译器认为const修饰的变量是不会被修改的，因此会将const修饰的变量存放到寄存器当中，当需要读取const变量时就会直接从寄存器中进行读取，而我们修改的实际上是内存中的a的值，因此最终打印出a的值是未修改之前的值。
如果不想让编译器将const变量优化到寄存器当中，可以用volatile关键字对const变量进行修饰，这时当要读取这个const变量时编译器就会从内存中进行读取，即保持了该变量在内存中的可见性

添加关键字 volatile

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/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)
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)

向上转型就是所说的切割/切片，是语法天然支持的，不需要进行转换，而向下转型是语法不支持的，需要进行强制类型转换

注意：

• dynamic_cast只能用于父类含有虚函数的类
• 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

如果父类的指针（或引用）指向的是一个父类对象，那么将其转换为子类的指针（或引用）是不安全的，因为转换后可能会访问到子类的资源，而这个资源是父类对象所没有的
 

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

	int _a;
};

class B:public A {

public:
	int _b;
};

void f_cast(A* pa) {

	B* pb = dynamic_cast(pa);//如果pa是指向子类对象，则转换成功，如果pa指向父类对象则转换失败返回nullptr
	if (pb != nullptr) {
		cout << "转换成功：pa指向子类对象" << endl;
		pb->_a = 1;
		pb->_b = 2;
	}
	else {
		cout << "转换失败：pa指向父类对象" << endl;

	}
}

int main() {
	A a;
	B b;

	f_cast(&a);
	f_cast(&b);

	return 0;
}

dynamic_cast，它会先进行类型检查，如果能够安全地将pa转换为B类型的指针，则进行转换，否则返回一个空指针。这种方式比较安全，可以避免程序崩溃或者出现未定义的行为。

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，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：尽量少用类型转换，如果要用尽量。规范一点，且知道转换后会有什么影响

补充

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class AA {
public:
	explicit AA(int a) {
		cout << "AA(int a)" << endl;
	}

	//AA(int a, int b) {
	explicit AA(int a, int b) {
		cout << "AA(int a,int b)" << endl;
	}

	AA(const AA& a) {
		cout << "AA(const AA& a)" << endl;
	}
private:
	int _a1;
	int _a2;

};
int main() {
	AA a1(1);
	//隐式转换-> A tmp(1); A a2(tmp) ;再优化成直接构造

	// explicit 加上就报错 
	//AA a2 = l;
	//AA a3 = { 1,2 }; // C++11 
}

RTTI

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

总结

C++中的4中类型转化分别是：

•  static_cast、reinterpret_cast、const_cast和dynamic_cast

4种类型转化的应用场景:

• static_cast用于相近类型的类型之间的转换，编译器隐式执行的任何类型转换都可用static_cast。
• reinterpret_cast用于两个不相关类型之间的转换。
• const_cast用于删除变量的const属性，方便赋值。
• dynamic_cast用于安全的将父类的指针（或引用）转换成子类的指针（或引用）