C++之类型转换

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。

int main()
{
	int a = 1;

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

	int* p = &a;
	//显示类型转换
	int address = (int)p;
	printf("%x, %d\n", p, address);

	return 0;
}

注意：隐式类型转换只能是在相近的类型之间进行，比如int与double之间他们的数据类型相似，如果是int与int*就不可以，因为他们一个是指针一个是整形，就需要我们显示的进行转换。

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++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；

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 a = 1.22;
	int b = static_cast<int> (a);
	cout << b << endl; //1
	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 a = 10;
	int* p = &a;

	int address = reinterpret_cast<int> (p);
	cout << address << endl;
	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 a = 2;
	int* p = const_cast<int*> (&a);

	*p = 3;

	cout << a << endl; //2
	cout << *p << endl; //3
	return 0;
}

• 代码中用const_cast删除了变量a的地址的const属性，这时就可以通过这个指针来修改变量a的值。
• 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。

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)。
• 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。

向下转型分为两种情况：

• 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。
• 如果父类的指针（或引用）指向的是一个子类对象，那么将其转换为子类的指针（或引用）则是安全的。

使用C风格的强制类型转换进行向下转型是不安全的，因为此时无论父类的指针（或引用）指向的是父类对象还是子类对象都会进行转换。而使用dynamic_cast进行向下转型则是安全的，如果父类的指针（或引用）指向的是子类对象那么dynamic_cast会转换成功，但如果父类的指针（或引用）指向的是父类对象那么dynamic_cast会转换失败并返回一个空指针。

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

class B : public A
{};

void fun(A* pa)
{
	// 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
	B* pb1 = (B*)pa; //不安全
	B* pb2 = dynamic_cast<B*>(pa); //安全

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

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。

RTTI

RTTI（Run-Time Type Identification）就是运行时类型识别。

C++通过以下几种方式来支持RTTI：

1. typeid：在运行时识别出一个对象的类型。
2. dynamic_cast：在运行时识别出一个父类的指针（或引用）指向的是父类对象还是子类对象。
3. decltype：在运行时推演出一个表达式或函数返回值的类型。

四种类型转换的应用场景

• 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）。