C++ 类型的转换

C++类型转换详解

在 C++编程中，类型转换是一个重要的概念。它允许我们在不同类型的数据之间进行转换，以满足特定的编程需求。C++中的类型转换主要包括隐式类型转换和显式类型转换，同时还有四种命名的强制类型转换操作符。

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。

1. 隐式类型转化

隐式类型转化是编译器在编译阶段自动进行的，关联比较强的。

那么那些支持隐式类型转换的？
首先是我们熟悉的整形之间的转换（int,char double,有符号，无符号······），整形和浮点数之间的转换，

int i = 1;
double d = i; // 隐式类型转换，将整数 i 转换为浮点数 d

2. 显式类型转化

显式类型转化需要用户自己处理。

那么显示类型转换都有哪些呢？
指针和整形之间的转换，指针之间的转换

int* p = &i;
int address = (int) p; // 显示的强制类型转换，将指针 p 转换为整数 address

然而，C 语言中的类型转换存在一些缺陷，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 风格的转换格式简单，但有不少缺点：

1. 隐式类型转化在某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，同时为了兼容 C 语言，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++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。
虽说C语言的类型转换兼容也可以用，但是C++的目的就是让语法更加规范

1. static_cast

这个就是隐式类型转换，C++中进行了语法的规范化
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。

//对应隐式类型转换
double d = 12.34;
int a = static_cast<int>(d); // 将浮点数 d 转换为整数 a

2. reinterpret_cast

同样的，reinterpret英文重新解释的意思，对应的就是强制类型转换。
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。

//对应强制类型转换
double d = 12.34;
int a = static_cast<int>(d);
// 这里使用 static_cast 会报错，应该使用 reinterpret_cast
int *p = reinterpret_cast<int*>(a); // 将整数 a 转换为指针 p

3. const_cast

强转中的一种，有风险的去掉const的属性(其实强转也可以，还是那句话C++的目的是为了规范)
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;
}

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() {}
};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;
}

需要注意的是，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。

四、RTTI（了解）

RTTI（Run - time Type identification）即运行时类型识别，C++通过以下方式来支持 RTTI：

1. typeid运算符。
2. dynamic_cast运算符。
3. decltype。

五、常见面试题

1. C++中的 4 种类型转化分别是：static_cast、reinterpret_cast、const_cast、dynamic_cast。
2. 4 种类型转化的应用场景：
   • static_cast：用于非多态类型的转换，例如基本数据类型之间的转换。
   • reinterpret_cast：用于进行底层的位模式重新解释，通常用于指针和整数之间的转换，或者不同类型指针之间的转换，但这种转换需要谨慎使用，因为它可能会导致未定义的行为。
   • const_cast：主要用于删除变量的 const属性，以便进行赋值操作。
   • dynamic_cast：用于在继承关系中进行安全的向下转型，确保只有在实际对象类型与目标类型匹配时才进行转换。