C++——类型转换

一、类型转换 (Type Conversion)

1. 显示转换 (Explicit Conversion)

C风格类型转换

改进前: 试图将一个字符串转换为整数，可能导致数据丢失或程序崩溃

c++ 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
  const char* str = "123";
  int a = int(str); // 错误！不能直接将字符串指针转换为 int
  cout << "a = " << a << endl;
  return 0;
}

改进后: 使用 std::stoi 函数将字符串转换为整数

c++ 复制代码

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
  string str = "123";
  int a = std::stoi(str); 
  cout << "a = " << a << endl;
  return 0;
}

static_cast (C++风格类型转换)

改进前: 试图将一个基类指针转换为派生类指针，如果没有进行动态类型转换可能会导致未定义行为

c++ 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

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

int main() {
  Base* b = new Base();
  Derived* d = static_cast<Derived*>(b); // 错误！b 实际指向 Base 对象
  delete d; // 未定义行为
  return 0;
}

改进后: 使用 dynamic_cast 进行安全的向下转型，如果转换不成功会返回 nullptr

c++ 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

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

int main() {
  Base* b = new Derived();  // 现在 b 指向 Derived 对象
  Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b); // 安全的向下转型
  if (d) { 
    cout << "Successful downcasting." << endl;
    delete d; 
  } else {
    cout << "Failed downcasting." << endl;
  }
  return 0;
}

2. 隐式转换 (Implicit Conversion)

改进前: 将一个超出范围的值赋给较小的数据类型, 导致数据丢失

c++ 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int i = 300;
    char c = i; // 警告：数据丢失，因为 char 只能存储 -128 到 127 的值
    cout << "c = " << c << endl; 
    return 0;
}

改进后: 在赋值之前进行范围检查, 避免数据丢失

c++ 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int i = 300;
    if (i >= -128 && i <= 127) {
        char c = i; 
        cout << "c = " << c << endl; 
    } else {
        cout << "Value out of range for char type." << endl;
    }
    return 0;
}

二、自定义类型转换

改进前: 如果没有定义 Animal 到 Dog 的转换构造函数，则无法进行隐式类型转换

c++ 复制代码

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Animal {
public:
    Animal(const string& name) : name_(name) {}
    virtual void speak() const { cout << "Animal speaking" << endl; }
    string getName() const { return name_; }
private:
    string name_;
};

class Dog : public Animal {
public:
    Dog(const string& name) : Animal(name) {}
    // 没有定义 Animal 到 Dog 的转换构造函数
    void speak() const override { cout << "Woof!" << endl; }
};

int main() {
    Animal animal{"Buddy"};
    Dog dog = static_cast<Dog>(animal);  // 错误：无法进行隐式类型转换
    dog.speak();

    delete animal;
    return 0;
}

改进后: 定义从 Animal 到 Dog 的转换构造函数，允许隐式类型转换

c++ 复制代码

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Animal {
public:
    Animal(const string& name) : name_(name) {}
    virtual void speak() const { cout << "Animal speaking" << endl; }
    string getName() const { return name_; }
private:
    string name_;
};

class Dog : public Animal {
public:
    Dog(const string& name) : Animal(name) {}
    Dog(const Animal& a) : Animal(a.getName()) {} // 转换构造函数
    void speak() const override { cout << "Woof!" << endl; }
};

int main() {
    Animal animal{"Buddy"};
    Dog dog = animal; 
    dog.speak(); // 输出 "Woof!"

    return 0;
}