C++的类型转换

目录

1. C语言中的类型转换

2. 为什么C++需要四种类型转换

3. C++强制类型转换

3.1 static_cast

3.2 reinterpret_cast

3.3 const_cast

3.4 dynamic_cast

4. RTTI（了解）

5. 常见面试题

1. static_cast

2. reinterpret_cast

3. const_cast

4. dynamic_cast

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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。

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

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);
	cout << p << endl;
	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

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

	*p = 3;
	cout << a << endl;
	cout << *p << endl;
}

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)
{
	// 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 = static_cast<B*>(pa);
	B* pb2 = dynamic_cast<B*>(pa);
	cout << "pb1:" << pb1 << endl;
	cout << "pb2:" << pb2 << endl;
}
int main()
{
	A a;
	B b;
	fun(&a);
	fun(&b);
	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（了解）

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

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

int main() {
    Base b;
    Derived d;

    std::cout << "Type of b: " << typeid(b).name() << std::endl;
    std::cout << "Type of d: " << typeid(d).name() << std::endl;

    Base* pb = &d;
    std::cout << "Type of pb (pointing to Derived): " << typeid(*pb).name() << std::endl;

    return 0;
}

2. dynamic_cast运算符

3. decltype

int main() {
    int x = 5;
    decltype(x) y = 10; // y 的类型为 int  

    std::vector<int> vec = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    decltype(vec[0]) z = vec.front(); // z 的类型为 int  

    std::cout << "y: " << y << ", z: " << z << std::endl;

    return 0;
}

5. 常见面试题

1. C++中的4中类型转化分别是：_static_cast________、___reinterpret_cast______、__const_cast_______、___dynamic_cast______

2. 说说4中类型转化的应用场景。

1. static_cast

• 应用场景：用于明确的、编译时可检查的类型转换，如基类和子类间的安全上行转换、基本数据类型间的转换、void*到其他类型指针的转换。

2. reinterpret_cast

• 应用场景：用于低级别的、危险的类型转换，如指针与整数间的转换、不相关类型指针间的转换，通常用于底层内存操作或特定硬件接口。

3. const_cast

• 应用场景：用于去除或添加const（或volatile）限定符，以便修改原本不可变的对象或确保对象不被修改。

4. dynamic_cast

• 应用场景：用于运行时类型识别和安全向下转换，仅适用于具有虚函数的类体系中的指针或引用转换，若转换失败则返回nullptr（指针）或抛出异常（引用，但通常避免）。