C++的类型转换

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
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。

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

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，相当于C语言中的隐式类型转换。

int main()
{
	double d = 3.14;
	int a = static_cast<int>(d);
    //注意：<>中的类型为我们想要转换成的类型
	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

int main()
{
	int a = 10;
	int* p = reinterpret_cast<int*>(a);
    //注意：同上，<>中的类型是我们想要转换成的类型
	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 = 10;//a还是在栈上
	int* pi = const_cast<int*>(&a);
	//&a的类型是const int*，const_cast可以将const属性去掉
	*pi = 20;
	cout << a << endl;//输出结果为10
	cout << *pi << endl;//输出结果为20
	return 0;
}

问：为什么上面的输出结果是10和20？

答：此处发生了编译器的优化。ca存在于内存中，从内存中取数据会比较慢，所以编译器会将这个数据变量直接放到缓存中，或者寄存器中，当然，有些编译器会将其优化成类似宏，在编译阶段进行直接替换，在后续的修改是对内存中的变量进行修改，所以打印a的时候是修改前的变量，打印*pi是打印的内存中的数据，所以打印结果是10和20。

所以在const int a = 10的前面可以加上volatile修饰，强制编译器每次访问该变量都从内存中去取，防止编译器的优化，此时就会出现两次打印结果都是20的情况：

int main()
{
	volatile const int a = 10;//a还是在栈上
	int* pi = const_cast<int*>(&a);
	//&a的类型是const int*，const_cast可以将const属性去掉
	*pi = 20;
	cout << a << endl;//输出结果为10
	cout << *pi << endl;//输出结果为20

	return 0;
}

打印结果：

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，是天然的)

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：

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

注意：无论是强制转还是天然转，都不支持将父类对象转换成子类对象。

问：为什么要存在向下转的情况？

答：比如下面有个函数，我们无法知道A*类型的指针ptr指向的是父类A对象还是子类B对象：

void func(A* ptr)
{
	cout << "ptr->A" << endl;
	cout << "ptr->B" << endl;
}

在上面的函数中我们无法进行区分ptr是指向子类对象还是父类对象。

当然，我们可以使用多态的特性来进行区分，此外，我们还能使用dynamic_cast来进行区分：

class A
{
	virtual void func()
	{}
};
class B : public A
{
	void func()
	{}
};
void func(A* pa)
{
	B* ptr = dynamic_cast<B*>(pa);
	if (ptr)
	{
		//指向子类对象的指针，虽然此时指针类型是父类类型的指针，但是仍然可以转换成指向子类类型的指针
		cout << "转换成功" << ptr << endl;
	}
	else
	{
		//指向父类对象的指针，无法转换成指向子类的指针
		cout << "转换失败" << ptr << endl;
	}
}
int main()
{
	A a;
	B b;

	A* pa = &a;
	B* pb = &b;
	func(pa);
	func(pb);
	return 0;
}

运行截图：

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

4. 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（注意：typeid(T).name()得到的字符串在不同的编译器下得到的结果是不一样的，如果想要比较，就只能像下面这样进行比较）

   if(typeid(T).name() == typeid(3).name())//判断T类型的变量或者T类型是否是int类型
   

2. dynamic_cast运算符（识别某个父类指着是指向子类对象还是父类对象，如果能够成功转换就说明是子类对象，如果不能成功转换就说明是父类对象）

3. decltype（用推导出的类型来定义变量，例如：）

   int a = 0;
   decltype(a) b = 1;  //b 被推导成了 int
   decltype(10.8) x = 5.5;  //x 被推导成了 double
   decltype(x + 100) y;  //y 被推导成了 double
   

另一个常见的英文名词即RAII（Resource Acquisition Is Initialization）：资源获取即初始化