C++中4种类型转换的方法分享

2023-05-14 20:54

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1. 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

2. 显式类型转化：需要用户自己处理

void Test()
{
    int i = 1;
    // 隐式类型转换
    double d = i;
    printf("%d, %.2f\n", i, d);
    int* p = &i;
    // 显示的强制类型转换
    int address = (int)p;
    printf("%x, %d\n", p, address);
}

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

2. 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：

1. 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

2. 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。

3. 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

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

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()
{
    //volatile const int a = 2; //保持内存的可见性
    const int a = 2;
    int* p = const_cast<int*>(&a);
    *p = 3;
    //因为a是const类型的变量，所以编译器进行优化直接将a值的内容放到寄存器中
    //用的时候不会从内存中取，所以a的值是2
    //防止编译的优化,可以使用volatile关键字，保持内存的可见性
    cout << a << endl;
    cout << *p << endl;
 
}

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)

注意：

1. dynamic_cast只能用于父类含有虚函数的类

2. dynamic_cast会先检查是否能转换成功，能成功则转换，不能则返回0

class A
{
public:
    virtual void f() {}
    int _a = 0;
};
class B : public A
{
public:
    int _b = 0;
};
void fun(A* pa)
{
    //直接转换是不安全的可能会存在越界访问的情况：
    //父类对象的指针或引用会给给子类的指针或引用访问子类的属性就会存在越界访问
    B* bptr = (B*)pa;
    bptr->_a++;
    bptr->_b++;
    cout << bptr->_a << endl;
    cout << bptr->_b << endl;
}
int main()
{
    A a;
    B b;
    fun(&a);
    fun(&b);
    return 0;
}

运行截图：

解决方案：在类型转换的时候使用用dynamic_cast，如果是父类对象的指针或引用给给子类对象的指针或引用时则转换不成功。

class A
{
public:
    virtual void f() {}
    int _a = 0;
};
class B : public A
{
public:
    int _b = 0;
};
void fun(A* pa)
{
    //dynamic_cast转换时，当父类对象的指针或引用给给子类的指针或引用是返回0
    B* bptr = dynamic_cast<B*>(pa);
    if (bptr)
    {
        bptr->_a++;
        bptr->_b++;
        cout << bptr->_a << endl;
        cout << bptr->_b << endl;
    }
}
int main()
{
    A a;
    B b;
    fun(&a);
    fun(&b);
    return 0;
}

运行截图：