C++进阶—C++的类型转换

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第一章：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。

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;
	// 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

第二章：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：

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
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。

第三章：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

//相近类型用static_cast->意义相似的类型
int main() {
	double d = 12.34;
	int a = static_cast<int>(d);
	cout << a << endl;
	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

// 有一定的关联，但是意义不相似的的类型用reinterpret_cast 
int main() {
	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<int*>(a);
	int* p = reinterpret_cast<int*>(a);
	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;

	//当变量被声明为const时，编译器会假定它的值永远不会改变，因此可以进行优化。
	//在编译时，编译器可能会直接用常量值替换所有对a的引用。
	cout << a << endl;//2 被编译器优化为直接输出2
	cout << *p << endl;//3 实际上访问了内存中的值

	//地址相同
	cout << &a << endl;
	cout << p << endl;
	return 0;
}

int main() {
	//告诉编译器不要优化对该变量的访问，每次读取 a 时都必须从内存中重新加载，
	//而不是使用寄存器中的缓存或直接替换成常量。
	volatile const int a = 2;
	int* p = const_cast<int*>(&a);
	*p = 3;

	cout << a << endl;//3
	cout << *p << endl;//3 

	cout << &a << endl;//012FF93C
	cout << p << endl;//012FF93C
	return 0;
}

int main() {
	//使用强制类型转换与const_cast相同
	const int a = 2;
	int* p = (int*)&a;
	*p = 3;

	cout << a << endl;//2
	cout << *p << endl;//3 

	//地址相同
	cout << &a << endl;
	cout << p << endl;
	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)

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

//必须是多态
class A {
public:
	virtual void f() {}
	int _a = 0;
};
class B : public A {
public:
	int _b = 1;
};

//void fun(A* pa) {
//	//向下转换：直接转换不完全
//	//fun(&a); 是取a对象的地址，但是被强制转换为B* 指针后，
//	//会错误的以为_a后面还有个_b的成员变量，当取去修改_b时，其实修改的已经不是a对象的空间了
//	B* ptr = (B*)pa;
//	ptr->_a++;
//	ptr->_b++;
//}
void fun(A* pa) {
	B* ptr = dynamic_cast<B*>(pa);
	//dynamic_cast的转换：指向父类转换失败，返回空
	if (ptr) {
		ptr->_a++;
		ptr->_b++;
		cout << ptr->_a << " " << ptr->_b << endl;
	}
	else cout << "转换失败" << endl;

}

int main() {
	//B objb;
	//A obja = objb;
	//A& ra = objb;//这里没有转换，因为转换有临时变量，const引用才可以

	//向下转换规则：父类对象不能转换成子类对象，但父类指针和引用可以转换为子类的指针和引用
	A a;
	B b;
	fun(&a);//转换失败
	fun(&b);//1 2
	return 0;
}

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。