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：

1.static_cast

2.reinterpret_cast

3.const_cast

4.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

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，reinterpret_cast 用于进行任意类型之间的转换，包括无关类型之间的转换。reinterpret_cast提供了一种底层的转换方式，允许将一个指针或引用转换为一个完全不相关的类型。它在类型之间的转换上没有限制，但是无法提供任何类型安全保证，使用时需要特别小心。

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： 用于去除指针或引用的const属性。const_cast可以修改指针或引用的底层const属性，但是不能修改常量对象本身的值。它主要用于将const对象转换为非const对象，以便可以修改其值。

int main()
{
	//在C++中，volatile是一个关键字，用于修饰变量，用来指示编译器不要进行某些优化，以确
	//保对该变量的操作在程序执行期间的可见性和有序性。
	//通常情况下，编译器会对变量进行各种优化，例如将变量保存在寄存器中以提高访问
	//速度，重排代码以优化执行流程等。然而，对于被volatile修饰的变量，编译器会在编译
	//和优化过程中对其保持谨慎，并生成对其操作的指令，以确保在程序执行期间的可见性和有序性。
	volatile const int a = 2;
	int* p = const_cast<int*>(&a);// &a的类型是 const int*
	*p = 3;

	cout << a << endl;//如果不添加volatile则输出2，因为编译器的优化直接把a替换成了2

	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:

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

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

class B : public A
{};

void fun(A* pa, const string& s)
{
	cout <<"pa指向"<<s << endl;

	// dynamic_cast会先检查是否能转换成功，能成功则转换，不能则返回
	B* pb1 = (B*)pa;// 不安全的，因为如果B有自己的成员，那么用指针可以访问这些成员，但是这个访问就强制越界了
	B* pb2 = dynamic_cast<B*>(pa); // 安全的

	cout << "[强制转换]pb1:" << pb1 << endl;
	cout << "[dynamic_cast转换]pb2:" << pb2 << endl << endl;
}

int main()
{
	A a;
	B b;
	fun(&a, "指向父类对象");
	fun(&b, "指向子类对象");

	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

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

typeid是C++的一个运算符，用于获取表达式的类型信息。它的语法形式是typeid(expression)，其中expression可以是任何表达式、变量、类型或者类的对象。

typeid运算符返回一个type_info对象，该对象包含有关给定表达式的类型信息。type_info类提供了一些成员函数和操作符，可以用于比较类型信息、获取类型的名称等。

typeid运算符的主要用途包括：

1. 比较类型：可以使用typeid运算符比较两个类型信息是否相同。如果两个类型相同（或者是相同类型的派生类），则返回true；否则返回false。示例：

class Base { ... };
class Derived : public Base { ... };

Base* base = new Derived();

if (typeid(*base) == typeid(Derived)) {
    // base指向的对象的实际类型是Derived
}

1. 获取类型名称：可以使用type_info对象的name()成员函数获取类型的名称，返回一个以NULL结尾的字符串。示例：

class MyClass { ... };

MyClass obj;
const std::type_info& type = typeid(obj);
std::cout << type.name() << std::endl; // 输出类型的名称

需要注意的是，typeid运算符只能用于在运行时获取类型信息，而无法获取模板参数的具体类型。此外，对于没有多态性的类型或者不完整类型，typeid运算符可能无法正常工作。

另外，为了使用typeid运算符，需要包含头文件<typeinfo>。

2. dynamic_cast运算符

3. decltype

decltype是C++11引入的一个关键字，用于获取表达式的类型。

decltype的作用包括以下几个方面：

1. 推断表达式的类型：可以使用decltype关键字推断表达式的类型，并将其作为变量的类型或函数返回类型。这在使用模板编程、泛型编程等场景下非常有用，可以根据表达式的结果类型来进行类型推断。
2. 保留表达式的修饰符：decltype关键字会保留表达式的修饰符，包括const、&和&&等，确保推断出来的类型与原表达式的类型是一致的。
3. 支持表达式推断：decltype关键字支持对函数调用、类成员访问和运算符等复杂表达式进行类型推断。
4. 不进行实际计算：decltype关键字只进行编译期的类型推断，不会对表达式进行实际计算，避免了执行时的开销。

示例：

int a = 10;
const int& b = a;
decltype(a) c = a; // 推断c的类型为int
decltype(b) d = b; // 推断d的类型为const int&
decltype(a + b) e = a + b; // 推断e的类型为int

template<typename T, typename U>
auto add(T t, U u) -> decltype(t + u) { // 推断函数返回值类型为t + u的类型
    return t + u;
}

需要注意的是，decltype关键字在推断过程中只使用表达式的类型信息，不会执行任何表达式中的实际计算。此外，如果表达式为变量，而非标识符，则decltype将推断出变量的引用类型。

5. 常见面试题

1. C++中的4中类型转化分别是：_________、_________、_________、_________
2. 说说4中类型转化的应用场景。