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C++类型转换几种情况

0. 类型转换的原理

在进行下面的学习前,我觉得有比较知道不同类型是怎么进行转换的。

int a = 777777; 
//二进制为00000000 01110110 10101101 11110001
short b = a;    
//b只有2字节,从低位开始截断,只能存10101101 11110001 注意,这并不是b的最终答案,
//我们应该知道,计算机中数值都是以二进制补码的形式存储的,所以我们需要将10101101 11110001还原为原码,
//也就是11011110 00110001,最高位是符号位,转换为十进制就是-8655
 cout << b;

而浮点数转整形,不但会进行上述过程还会进行小数截断。

1. 初始化和赋值时进行的转换

 int int_a = 123;
 long long  int llong_a = int_a;
 //赋值的时候,编译器会先将int类型的123扩展为long类型123的新值,然后赋值给long_b,原先的int_a还是int类型,
 //没有变化。
 cout << "llong_b所占内存: " << sizeof(llong_a)<< "   值为:  " 
 << llong_a << "  int_a的类型:" << sizeof(int_a) << endl;
 //通常情况下,小范围转大范围这样赋值是没有问题,但是如果大范围转小范围可能回来带来一些麻烦,
 //如果大范围的数值在小范围之内,这也是没有问题的,如果该数值不在小范围之内会发生什么呢
 //long long int 最大值为9223372036854775807
 //而int的最大值为2147483647 我们来做个实验:
 long long int llong_b = 9223372036854775807;
 int int_b = llong_b;
 cout << "\nllong_b所占内存: " << sizeof(int_b) << "   值为:  " 
 << int_b << "  int_a的类型:" << sizeof(llong_b) << endl;
 //出现了问题,int_b的值只有-1,连自己本身类型的最大值都没有赋到。

运行结果:

小范围类型赋值给大范围类型是可以的,大范围赋值给小范围,要考虑好是否超出最大值,通常只会复制低位,建议不要这样做。

上面说的是整形类型的转换,如果是浮点数转换的话也会有两个问题:

1.将较大的浮点型转换为较小的浮点类型,精度降低(如果对精度不理解请看我的C++第一篇),值可能会超出目标类型的取值范围,这种情况下的值是不确定的。

2.将浮点型转换为整形,小数部分会被截断,原来的值可能超出目标类型的取值范围,这种情况下的值也是不确定的。

2. 以{}方式初始化时进行的转换(C++11新增)

用{}这种方式来转换类型是C++11新增的内容,它更为严格,不允许需要转换的类型进行缩窄,什么意思呢,就是要保证涉及到需要转换的类型应该是和需要完成的类型应该是一样长的,比如,int有4位,long long 有8位,long long想转为int,就必须将从左往右的4位截断,这就是缩窄。

 const int code = 66;
 int x = 66;
 char c1{ 31325 }; //错误
 char c2 = { 66 };
 char c3 = { code };
 char c4 = { x }; // 错误
 x = 31325;
 char c5 = x;

代码的语法没有任何问题,但是编译运行时会出现:

第一个错误好理解一点,31325远远超过了char的最大范围。 第二个错误明明x的值为66,为什么会出错呢?编译器不会管你x的值是多大,他只管x的类型是多大。 而最后c5被赋予31325这个值,由于没有使用{}处理,并没有保存,但其结果是不确定的。 而浮点数转为整形,即使符合也不被允许:

 long long int a = {10.12f};
 long long int b = { 10.12 };

而整形转浮点数,只要符合缩窄条件,就可以被转换。

3. 表达式中的转换

下面是C++11版本的校验表,编译器将按照下表依次执行。

1.如果有一位操作数的类型是long double,则另一个操作数转换为long double。

2.否则,如果有一个操作数的类型是double,则另一个操作数转换为double。

3.否则,如果有一个操作数的类型float,则另一个操作数转换为float。

4.否则,说明操作数都是整形的,因此执行整形提升,什么是整形提升,下面有写。

5.在整形提升的情况下,如果两个操作数都是有符号或者无符号类型的,且其中一个操作数的级别比另一个低,则转换为最高级别的类型。

6.如果一个操作数为有符号的,另一个操作数是无符号的,且无符号操作数的级别比有符号操作数的级别高,则将有符号操作数转换为无符号操作数所属的类型。

7.否则,如果有符号类型可以表示无符号类型的所有可能取值,则将无符号操作数转换为有符号操作数所属的类型。

8.否则,将两个操作数都转换为有符号类型的无符号版本。

整形提升: 如果bool,char、short,包括它们有符号或无符号变型,以及枚举类型,可以使用在需要int或者unsigned int的表达式中。如果int可以完整表示源类型的所有值,那么该源类型的值就转换为int,否则转换为unsigned int。这称为整型提升。

4. 传递参数时的转换

如果函数参数类型定义为double类型,但是传入的时int类型,这在C中会提示错误,但在C++中,C++会自动帮我我们转换为函数原型中定义的值,条件是两种都是算术类型。也可以手动取消这种自动,在这种情况下,C++将对char和short类型进行整形提升,将float转为double类型。

5. 强制类型转换

C++允许用户自己强制转换变量的类型,C++自己规定的类型转换规则有时候可能并不适合用户,并且被转的变量本身并没有有任何影响。

int a = 66;
(long)a;// 这种是C的风格
long(a);// 这种是C++的风格,应尽量使用这种。

6. 使用auto让编译器自己推断变量类型

C++新增的一个工具,让编译器能够根据初始值的类型推断变量的类型,像是js中的var,这个东西就是C语言中的关键字auto。

auto a = 666;//编译器将为a定义为int类型
auto b = 66.66f;//编译器将为b定义为float类型,注意数值后面的f

除了我上面写的,C++还引入了4个强制类型转换运算符,由于我还没有学到那里,就不写了,嘿嘿。

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