【C++】类型转换深度探索：揭开类型转换的奥秘

详细讲解了c++四种类型转换的原理和实践

Zfox_

2107人浏览 · 2024-08-11 20:47:27

Zfox_ · 2024-08-11 20:47:27 发布

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🔥 系列专栏：C++从入门到精通

一： 🚀 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。

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。
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。

二： 🔥 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。

三： 🔥 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;
}

🎯 对应隐式类型，数据的意义没有改变

🥝 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。

💢 reinterpret_ cast任何指针都可以转换成其它类型的指针，T必须是一个指针、引用、算术类型、指向函数的指针或指向一个类成员的指针。任何指针都可以转换成其它类型的指针，不安全的转换。

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;
}

🎯 对应强制类型，数据的意义已经发生改变

🥝 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;
}

🎯 对应强制类型转换中的有风险的去掉const属性
💢 注意此时代码中的a值仍然是2，原因是因为内存中的a值确实被更改为了3，但是由于编译器的优化，把常量存到了寄存器中，此时读取a的值仍然是从寄存器中读取。

🎯 解决方法：加上 volatile 后每次读取就会直接去内存中读取

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

const_cast 不能去除变量的常量性，只能用来去除指向常数对象的指针或引用的常量性，且去除常量性的对象必须为指针或引用。

🥝 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)。

向上转换：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)
向下转换：父类对象指针/引用 -> 子类指针/引用 ((会出现越界访问) 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(){}
};

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 = static_cast<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;
}