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C++实例讲解四种类型转换的使用

2024-04-02 19:55

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C++类型转换

C语言风格的转换

C语言提供了自己的一套转换规则，有好处也有坏处。

C语言的风格：（type_name）expression;

C语言提供了隐式类型转换和显式类型转换。显式类型转换一般也叫做强转，隐式类型转换编译器完成，如果转换不了就报错。

而C语言类型转换的风格好处就是简单，缺陷比如转换的可视性差，显式类型转换的写法就只有一种，难以精准的跟踪错误。

?char ch=1.1，char ch=1在.cpp下都是合法的，这就是隐式类型转换，C语言下如果把一个结构体给int就会报错，因为编译器不知道怎么去转，C++下可以通过实现operator int()实现类型转换或者提供合适的构造函数完成隐式类型转换，下面以在.cpp中实现operator int()为例

下面这段代码由于隐式类型转换导致了死循环

C语言的类型转换其实已经足够完成需求了，但是可视性不太好，比如你不能在代码库中搜索它（就一对括号怎么去搜索），所以C++提供了一套类型转换，相当于语法糖了，此外还会进行一些编译性检查（比如dynamic_cast转换失败则返回空指针）。但其实作用都是一样的。

C++风格的类型转换

C++标准为了增加类型转换的可见性，提供了四种类型转化的方式。

static_cast

静态类型转换，进行相关类型的转换，但不能转换两个不相关的类型（即编译器看到这个转换是行不通的就会报错）。

static_cast < type-id > ( expression )

int main()
{
	double a = (int)5.5 + 5.3;//结果是10.3
	double b = static_cast <int>(5.5) + 5.3;
	cout << "a: " << a << endl;
	cout << "b: " << b << endl;
	return 0;
}

转换不相关的类型：

reinterpret_cast

很暴力的一个操作符，由英文直译过来就是重新解释的转型。白话就是将一段内存重新解释。

网上看到很多大佬的理解，这里借用或掺杂自己的思想：static_cast是做类型能做的转换，不行编译器就报错，告诉你这样是不合理的，reinterpret_cast则是就算不能转换编译器你也别报错，我心里有数。由于reinterpret_cast本质上是一个编译器指令，所以实际动作完全取决于编译器，失去了移植性。

暴力归暴力，但也是合理范围内的，比如你把一个结构体硬塞给int肯定是不行的，但是把结构体指针重新解释为int那是一点问题没有。

此外reinterpret_cast重新解释的办法是把那一块内存的比特位全部复制下来重新解释。

下面的例子把一个结构体指针解释为int再加上5.3。

struct Test
{
	int a;
};
int main()
{
	Test* t = new Test;
	double c = reinterpret_cast <int>(&t) + 5.3;
	cout << c << endl;
	return 0;
}

const_cast

删除变量的const属性，一般和指针或引用连用

int main()
{
	const int a = 1;//a是常变量，在栈上
	int* p = const_cast<int*>(&a);
	*p = 2;
	cout << a << endl;
	cout << *p << endl;
	return 0;
}

volatile const int a=1;//打印的a就会是2

volatile后编译器对访问该变量的代码不再优化。比如上面那句代码打印1就是因为编译器优化，读取的a是从寄存器中读取的，而不是内存。

多线程中也有很多关于 volatile的应用。

dynamic_cast

dynamic_cast，安全的向下转型。

多态的转换中向下转型（父类转为子类）用dynamic是安全的，但是父类必须有虚函数,否则编译报错，且只能用于指针或引用。

向上转型，子类给父类，发生切割，不需要转换。

向下转型，父类地址给子类指针，需要类型转换，由于是类型是子类指针，但是给的地址是父类的，如果用指针去访问子类独有的数据可能就会造成越界，然后程序就可能崩了，所以此时就需要dynamic_cast进行转换了，因为dynamic_cast会检查父类指针是否指向的是这个子类，如果是父类说明可能带来一些安全问题，会转换失败返回空指针，反之则实现转换。

理解向下转型不安全有个例子：男人是人，但人不一定是男人（男人派生自人，男人的指针=（男人类型的指针强转）人的地址，此时如果通过男人指针去调用男人自己独有的特性就是越界，因为实际上拿到的是人的地址，并没有存储男人的特性，也可以从空间大小上来解释，人是父类，空间更小，男人是子类，空间更大，给的是小空间，却有了访问大空间的能力，所以可能造成越界，所以是不安全的）

此外在一个父类有多个子类且需要类型转换时，dynamic_cast也能起到作用，举个例子

//父类是Entity，子类是Player和Enemy， e,player,enemy分别表示他们对应的实例化对象
Entity* p=&player;
Enemy* p1=(Enemy*)p;//向下转型需要强转，这样搞就出问题了，p明明指向的是一个player，现在类型为Enemy的指针居然指向了一个Player的对象，如果对其内存进行了操作，那后果是不可预料的。

父类指针一开始指向一个父类对象，再给到子类类型的指针，存在越界的风险，如果为了保证安全则需要检查。

父类的指针指向子类对象（向上转型），再给到子类指针，合理。

所以建议使用dynamic_cast，因为可以保证安全，转换失败返回空指针（NULL）。

dynamic_cast的底层与RTTI有关，借助RTTI拿到类型信息，所以dynamic_cast更像一个函数，因为不是编译指令，所以会带来一些性能的损失。

RTTI 是“Runtime Type Information”的缩写，意思是运行时类型信息。RTTI存储了所有类型运行时的类型信息，增加了开销但是可以让我们做更多的操作。dynamic_cast的底层就是借助了RTTI+匹配，具体的不太了解。VS可以关闭RTTI,但是也就不能用dynamic_cast了

下面给一个代码例子

class Entity
{
public:
	virtual void Print() {};//dynamic_cast使用的前提必须是父类有虚函数
};
class Player:public Entity
{
};
class Enemy :public Entity
{
};
void Check(void* p)
{
	if (p)
	{
		cout << "转换成功" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "转换失败" << endl;
	}
}
int main()
{
	Entity* e = new Entity();
	Entity* actuallyPlayer = new Player();//向上转型
	//安全的向下转型
	Player* player =(Player*)actuallyPlayer;//向下转型需要转换类型
	Player* player2 = dynamic_cast<Player*>(actuallyPlayer);
	Check(player2); cout << endl;
	//不安全的向下转型
	Player* player3 = (Player*)e;
	Player* player4 = dynamic_cast<Player*>(e);
	Check(player4); cout << endl;
	Entity* actuallyEnemy = new Enemy();
	Player* player5 = dynamic_cast<Player*>(actuallyEnemy);
	Check(player5); cout << endl;
	return 0;
}