【C++】类型转换

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;
	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。

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：比如数据精度丢失，导致数据不安全
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，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

• 用于执行通常的转换，例如基本数据类型之间的转换，
• 在编译时进行，不执行运行时类型检查。
• 不能用于两个不相关的类型进行转换
• 不能用于处理多态类型的转换。

// 示例：基本数据类型之间的转换
double d = 3.14;
int i = static_cast<int>(d);

注意：注意虽然指针也是内置类型，但是static_cast无法将指针转换成整形类型，反之亦然，因为而它们之间的转换可能是不安全的，此时需要用到reinterpret_cast。

3.2 reinterpret_cast

• 用于进行低级别的转换，通常用于指针和整数之间的转换，或者不同类型的指针之间的转换。
• 不进行类型检查，慎用，可能导致未定义的行为。

// 示例：指针和整数之间的转换
int* intptr = new int;
uintptr_t intptr_as_int = reinterpret_cast<uintptr_t>(intptr);
//typedef unsigned int uintptr_t 

// 示例：不同类型指针之间的转换
char* charptr = reinterpret_cast<char*>(intptr);

3.3 const_cast

• 用于添加或移除变量的const性质。
• 主要用于指针或引用，允许去掉const修饰符或添加const修饰符。
• 用于处理常量性的转换。

// 示例：去掉const修饰符
const int x = 10;
int* y = const_cast<int*>(&x);

// 示例：添加const修饰符
int z = 20;
const int& w = const_cast<const int&>(z);

3.4 dynamic_cast

• 主要用于处理多态类型的转换，即在基类和派生类之间的转换。
• 运行时执行类型检查，只能用于具有虚函数的类。
• 如果转换合法，返回目标类型的指针或引用；如果不合法，对指针返回nullptr，对引用抛出std::bad_cast异常。

对于指针：

class Base { virtual void foo() {} };
class Derived : public Base {};

Base* basePtr = new Derived();
Derived* derivedPtr = dynamic_cast<Derived*>(basePtr);

if (derivedPtr) {
    // 转换成功
} else {
    // 转换失败
}

对于引用：

class Base { virtual void foo() {} };
class Derived : public Base {};

Base baseObj;
Derived derivedObj;

Base& baseRef = derivedObj;
try {
    Derived& derivedRef = dynamic_cast<Derived&>(baseRef);
    // 转换成功
} catch (const std::bad_cast& e) {
    // 转换失败
}

注意，对于引用的 dynamic_cast，如果转换失败，会抛出 std::bad_cast 异常，因此需要使用 try 和 catch 来处理异常。
而对于指针的 dynamic_cast，如果转换失败，返回的是 nullptr，因此可以通过判断指针是否为 nullptr 来判断转换是否成功。