C++的类型转换

小灵蛇

发布于 2024-06-06 21:39:10

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发布于 2024-06-06 21:39:10

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前言：

今天我们来讲解C和C++的类型转换，内容炒鸡干，准备好水，一起来看看吧！

一. C语言中的类型转换

在C语言中，如果等号两边的类型不一样，或者形参和实参的类型不匹配，或者函数返回值与接收的变量类型不同，就会发生类型转换。C语言中存在两种类型转换：隐式类型转换和显示类型转换。

隐式类型转换：编译器自动进行的，能转换就转，转换不了就会报错。
显示类型转换：用户自己定义的。

1.1 隐式类型转换

隐式类型转换包括整型与整型之间，整型与浮点型之间，bool与整型之间，bool与指针之间的转换等等。

int i = 1;
//隐式类型转换
//整型与整型之间
char c = i;
//整型与浮点型之间
double d = i;
//bool与整型之间
bool b = i;
// bool与指针之间
int* p = &i;
if (p)
{
	printf("1");
}

特别注意的是：有关联的类型才能相互转换。

如下：

int i = 1;
int* p=&i;
//无法转换，他们之间没有关联
double dd = (double)p;

是会报错的，因为double类型的变量与int*类型的指针之间并没有关联，所以类型转换会失效。

1.2 强制类型转换

一般发生在不同类型的指针转换或者指针与整型转换之间：

int i = 1;
int* p = &i;

//显示的强制类型转换
//整型与指针之间
int address = (int)p;
//不同类型指针之间
double* pp=(double*)p;

1.3 缺点

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。
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

比如下面这段代码：

//隐式类型转换
void Insert(size_t pos, int x)
{
	//size_t end = _size;
	int end = 10;
	//比较的时候end会隐式类型转换成size_t,再比较
	while (end >= pos)
	{
		cout << end << "挪走" << endl;
		--end;
	}
}
int main()
{
	Insert(0, 1);
	return 0;
}

这种情况下，在循环条件的判断时，int型的end会提升至size_t类型，那么就会导致，--之后永远不会小于0，就会导致死循环；虽然可以用强制转换end>=(int)pos，但是并不符合直觉。

二. C++中的类型转换

2.1 内置类型转换为自定义类型

内置类型转换为自定义类型，本质是采用构造函数，通过对构造函数传内置类型参数，转换为自定义类型。比如：string和const char*

2.2 自定义类型转换为内置类型

自定义类型转换为内置类型，本质是重载一个operator函数，例如下面：

class A
{
public:
	operator int()
	{
		return _a1 + _a2;
	}
private:
	int _a1 = 1;
	int _a2 = 2;
};

void test()
{
	A aa;
	int ii1 = aa;
	int ii2 = (int)aa;
}

2.3 自定义类型转换为自定义类型

发生这种转换的时候，我们只需要在类中加上相关参数的构造即可实现对应的类型转换（将参数设置为需要转换的类型的对象）

例如我们之前的initializer_list的构造方法：

特别注意的是：在我们的继承中，我们的派生类对象赋值给基类对象时，这个情况并不是类型转换，本质上是切片操作，千万不能混为一谈！！！

三. C++强制类型转换

标准C++为了增强类型转换的可观性，增添了四个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，这个也是我们之前在C语言类型转换中提及的。

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

有的小伙伴可能会有疑问，这个也是强制类型转换，为什么还要单独用一个操作符来转换呢？

我们来看看下面的代码：

int main()
{
    const int a2 = 2;
	int* p1 = (int*)&a2;
	*p1 = 3;
	cout << a2 << endl;
	cout << *p1 << endl;
	return 0;
}

运行结果：

我们发现好像结果不跟我们想的一样。来看看监视窗口：

咦？为什么监视窗口都是3，而输出就变为了2和3呢？

那是因为：编译器在这里可能会有一个优化，即当我们定义const变量时，编译器会把这个变量存到寄存器中，我们这里修改的是在内存中修改的，而监视窗口是在内存中取的，所以看到监视窗口是正确的，而我们打印是打印寄存器的，所以打印出来并没有改变。

那么我们为了避免编译器优化导致的问题，我们可以在const变量前面加上volatile关键字修饰，表明这个const变量不会放到寄存器中。

int main()
{
	//强制类型转换，但是为什么把const单独拿出来
	//就是专门提醒，去掉const属性是有一些内存可见优化的风险，要注意是否加了volatile
	const int a2 = 2;
	int* p1 = const_cast<int*>(&a2);
	*p1 = 3;
	cout << a2 << endl;
	cout << *p1 << endl;
	return 0;
}

那么我们为了专门提醒，去掉const属性是有一些内存可见优化的风险，并要注意是否加了volatile，这也是我们为什么要加这个const_cast操作符的原因。

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)

我们来看看：

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

	int _a = 0;
};

class B : public A
{
public:
	int _b = 1;
}; 
void fun(A* pa)
{
	B* pb = dynamic_cast<B*>(pa);
	if (pb)
	{
		cout << pb << endl;
		cout << pb->_a << endl;
		cout << pb->_b << endl;
	}
	else
	{
		cout << "转换失败" << endl;
	}
}
int main()
{
	A aa;
	B bb;
	fun(&aa);
	fun(&bb);
	return 0;

}

由于传参的时候，可以传基类对象，也可以传派生类对象，就有两种情况：