【C++】类型转换

一、C语言中的类型转换

在C语言中，下面的场景就会发生类型转换：

1.赋值运算符左右两侧类型不同

2.形参与实参类型不匹配

3.返回值类型与接收返回值类型不一致

C语言中一共有两种形式的类型转换：

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

隐式类型转换适用于类型直接的转换，比如char,int,double这类表示数据的存储之间的转换，强制类型转换适用于不相关类型的转换，比如int和int*之间的转换

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);
}

二、C++强制类型转换

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.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

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。

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

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,编译器会直接报错

void test()
{
	double d = 12.34;
	int a = static_cast<int>(d);
	cout << a << endl;
	return 0;
}

注意正确写法为int a = static_cast(d);，不能写成int a = (static_cast)d。我们可以看做一个匿名对象

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

void test()
{
	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.const_cast

const_cast最常用的用途就是删除变量的const属性，方便赋值

void Test()
{
	const int a = 2;
	int* p = const_cast<int*>(&a);
	*p = 3;
	cout << a << endl;
}

这里我们将a变量的地址通过const_cast转换后赋值给指针变量p,然后通过p变量将a的值修改为3，通过监视窗口我们也发现内存中变量a的值为3，但是为什么我们打印出来的值为2呢

这是因为变量a在定义时被const修饰，而编译器就会认为a的值不会被修改，所以编译器会将a的值放入一个寄存器中，以后每次使用a的时候都是直接从寄存器中进行读取，而不会从内存中进行读取，这就导致了我们虽然通过指针变量p修改了内存中的a的值，但是寄存器中保存的是a修改之前的值，所以打印出来的结果为2

要解决这个问题，我们需要将变量a使用volatile关键字进行修饰，volatile关键字的作用为保存内存的可见性，即每次都是从内存中读取变量的值。

所以使用const_cast警示你这个很危险，用的时候谨慎一点，避免出现这样的错误

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)

但是向下转型的时候，不使用dynamic_cast的时候，很有可能会发生越界访问，代码如下：

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

	int _a = 0;
};

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

void Func(A* ptr)
{
	// 直接转换是不安全的
	B* bptr = (B*)ptr;
	cout << bptr << endl;

	bptr->_a++;
	bptr->_b++;

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

	return 0;
}

需要注意的是：

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

所以正确的写法如下：

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;
	}
}

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

三、RTTI

RTTI：Run-time Type identifification的简称，即：运行时类型识别。

C++通过以下方式来支持RTTI：

1.typeid 在运行时识别出一个对象的类型

2.dynamic_cast 在运行时识别一个父类的指针/引用指向的是父类还是子类

3.decltype 在运行时推演出一个表达式或函数返回值的类型

需要注意的是，C++中auto不属于RTTI，auto是一种变量类型的推导机制，它能够根据变量的初始化表达式自动推出变量的类型，属于编译时识别，而RTTI是一种运行时识别类型的机制