C++的类型转换

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
1. 显式类型转化：需要用户自己处理，以（指定类型）变量的方式进行类型转换

cpp 复制代码

void Test1()
{
	int i = 1;
	// 隐式类型转换
	double d = i;
	printf("%d, %.2f\n", i, d);

	// 显示的强制类型转换
	int* p = &i;
	int address = (int)p;
	printf("%x, %d\n", p, address);
}

int main()
{
	Test1();

	return 0;
}

**注意：**只有相近类型才会发生隐式类型转换，例如上述代码中的int和double表示的都是数值，只是它们表示的范围和精度不同，而指针类型表示的是地址编号，因此整型和指针类型之间不会进行隐式类型转换，如果一定要转换则需要显示类型转换

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

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：

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。

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

static_cast

static_cast用于两个相关类型的转换，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

cpp 复制代码

void Test2()
{
	double d = 12.34;
	int a = static_cast<int>(d);
	cout << a << endl;

	int* p = &a;
	//int b = static_cast<int>(p); //error
}

int main()
{
	Test2();

	return 0;
}

reinterpret_cast

reinterpret_cast用于两个相关类型的转换

例如：

cpp 复制代码

void Test3()
{
	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);
}

int main()
{
	Test3();

	return 0;
}

reinterpret还有一个很有意思的玩法：

cpp 复制代码

typedef void(*FUNC)();

int Test4()
{
	cout << "Test4" << endl;
	return 1;
}


int main()
{
	//Test3();

	FUNC f = reinterpret_cast<FUNC>(Test4);
	f();

	return 0;
}

运行结果：

const_cast

const_cast用于删除变量的const属性，转换后就可以对const变量的值进行修改。

例如：

cpp 复制代码

void Test5()
{
	const int a = 2;
	int* p = const_cast<int*>(&a);
	*p = 3;
	cout << a << endl;
	cout << *p << endl;
}

int main()
{
	Test5();

	return 0;
}

运行之后可以看到a为2，*p为3，编译器觉得去掉const是危险的，对一个常变量进行修改是是有风险的

但是，我们进行调试，在监视窗口可以看到a和*p的值是相同的

说明一下：

代码中用const_cast删除了变量a地址的const属性，这时就可以通过p指针来修改变量a的值

由于编译器认为const修饰的变量是不会被修改的，因此会将const修饰的变量存放到寄存器当中保存，当需要读取const变量是就会直接从寄存器中进行读取，而我们修改的实际上是内存中变量 a的值，因此打印出来的是修改之前变量a的值

如果想让编译器拿到变量a修改之后的值，那我们就需要让编译器去内存中取值，而不是在寄存器中。解决方法：在const前面加上一个volatile，就可以让编译器去内存中取a的真实值

dynamic_cast

dynamic_cast用于将父类的指针（或引用）转换成子类的指针（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)

向上转换是语法天然支持的，不需要进行转换，而向下转换是语法不支持的，需要进行强制类型转换

向下转型的安全问题

向下转型分为两种情况：

1.如果父类的指针（或引用）指向的是一个父类对象，那么将其转换为子类的指针（或引用）是不安全的，因为转换后可能会访问到子类的资源，而这个资源是父类所没有的

2.如果父类的指针（或引用）指向的是一个子类对象，那么将其转换为子类的指针（或引用）是安全的，因为转换后可以访问到子类的资源

使用C风格的强制类型转换进行向下转换是不安全的，因为此时无论父类的指针（或引用）指向的是父类对象还是子类对象都会进行转换。而使用dynamic_cast进行向下转换则是安全的如果父类的指针（或引用）指向的是子类对象那么dynamic_cast会转换成功，但如果父类的指针（或者引用）指向的是父类对象会转换失败并返回NULL

例如：

cpp 复制代码

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 = (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;
}

上述代码中，如果传入fun函数的是子类对象的地址，那么在转换后pb1和pb2都会有对应的地址，但如果传入func函数的是父类对象的地址，那么pb1会有对应的地址，而pb2则会返回一个空指针

**说明一下：**dynamic_cast只能用于含有虚函数的类，因为运行时类型检查需要运行时的类型信息，而这个信息是存储在虚函数表中的，只有定义了虚函数的类才有虚函数表，dynamic_cast会通过虚函数表来判断它是父类还是子类对象

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

explicit

explicit用来修饰构造函数，从而禁止单参数构造函数的隐式类型转换

比如：

cpp 复制代码

class A
{
public:
	explicit A(int a)
	{
		cout << "A(int a)" << endl;
	}

	A(const A& a)
	{
		cout << "A(const A& a)" << endl;
	}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A aa(1);
	//A aa = 1; //没加入explicit前是可以进行转换的

	return 0;
}

在语法上，代码中A a2 = 1等价于以下两句代码：

cpp 复制代码

A tmp(1); //先构造
A aa(tmp); //再拷贝构造

在早期的编译器中，当编译器遇到A a2 = 1这句代码时，会先构造一个临时对象，再用这个临时对象拷贝构造a2。但是现在的编译器已经做了优化，当遇到A a2= 1这句代码时，会直接按照A a2(1）的方式进行处理，将拷贝构造+构造优化为了直接构造，这也叫做隐式类型转换

但对于单参数的自定义类型来说， A a2 = 1这种代码的可读性不是很好，因此我们可以使用explicit修饰单参数的构造函数，从而禁止单参数构造函数的隐式类型转换

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：

typeid运算符
dynamic_cast运算符
decltype

常见面试题

C++中的4中类型转化分别是：、、、
说说4中类型转化的应用场景。