C++进阶--类型转换

发布时间:2024年01月17日

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,就需要发生类型转换,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.隐式类型转换: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.显式类型转换:需要用户自己处理。
??需要注意的是,只有相近类型之间才能发生隐式类型转换,比如int和double表示的都是数值,只不过它们表示的范围和精度不同。而指针类型表示的是地址编号,因此整型和指针类型之间不会进行隐式类型转换,如果需要转换则只能进行显式类型转换。

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);
}


pos==0时就会出问题
//void insert(size_t pos, char ch)
//{
//	size_t end = _size;   //存在死循环的风险,隐式类型的转换
//	while (end >= pos)
//	{
//		//...
//		--end;
//	}
//}


int main()
{
	Test();

	return 0;
}

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:
1.隐式类型转换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换风格,注意因为C++要兼容C语言,所以C++中还可以使用C语言的转换风格

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;
}

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()
{
	//explicit A(int a)  // explicit用来修饰构造函数,从而禁止单参数构造函数的隐式转换
	//volatile const int a = 2;   //防止编译器发生优化,每次取数都到内存中进行取
	const int a = 2;
	int* p = const_cast<int*>(&a);
	//int* p = (int*)&a;
	*p = 3;
	cout << a << endl;

	//没有修改到a,因为a临时存储到寄存器当中了,取的时候直接从寄存器当中取了,没有从内存中取
	cout << a << endl;
	cout << *p << endl;
}

说明
1.代码中用const_cast删除了变量a的地址的const属性,这时就可以通过这个指针来修改变量a的值。
2.由于编译器认为const修饰的变量是不会被修改的,因此会将const修饰的变量存放到寄存器当中,当需要读取const变量时就会直接从寄存器中进行读取,而我们修改的实际上是内存中a的值,因此最终打印出a的值是未修改之前的值。
3.如果不想让编译器将const变量优化到寄存器当中,可以用volatile关键字对const变量进行修饰,这时当要读取这个const变量时编译器就会从内存中进行读取,即保持了该变量在内存中的可见性。
4. explicit用来修饰构造函数,从而禁止单参数构造函数的隐式转换。
5. volatile防止编译器发生优化,每次取数都到内存中进行取。

3.4 dynamic_cast

dynamic_cast用于将父类的指针(或引用)转换成子类的指针(或引用)
向上转换类型:子类的指针(或引用)->父类的指针(或引用)
向下转换类型:父类的指针(或引用)->子类的指针(或引用)
其中,向上转换类型就是所说的切割/切片,是语法天然支持的,不需要进行转换,而向下转换类型是语法不支持的,需要进行强制类型转换。

向下转换类型分为两种情况

  • 如果父类的指针(或引用)指向的是一个父类对象,那么将其转换为子类的指针(或引用)是不安全的,因为转换后可能会访问到子类的资源,而这个资源是父类对象所没有的。
  • 如果父类的指针(或引用)指向的是一个子类对象,那么将其转换为子类的指针(或引用)则是安全的。

?? 使用C风格的强制类型转换进行向下转换类型是不安全的,因为此时无论父类的指针(或引用)指向的是父类对象还是子类对象都会进行转换。而使用dynamic_cast进行向下类型转换则是安全的,如果父类的指针(或引用)指向的是子类对象,那么dynamic_cast会转换成功,但如果父类的指针(或引用)指向的是父类对象,那么dynamic_cast会转换失败并返回一个空指针。

class A
{
public:
	virtual void f() {}
};
class B : public A
{};
void fun(A* pa,const string& s)
{
	cout << "pa指向" << s << endl;

	// 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* pb3 = (B*)pa;                //不安全的   pa强制转成B*,存在风险的,因为如果B有自己成员,那么用指针可以访问这些成员,但是这个访问就强制越界了
	B* pb2 = dynamic_cast<B*>(pa);  //安全的
	cout << "[强制转换]pb1:" << pb1 << endl;
	cout << "[dynamic_cast转换]pb2:" << pb2 << endl;
}
int main()
{
	A a;
	B b;
	fun(&a,"指向父类对象");
	fun(&b, "指向子类对象");

	cout << typeid(a).name() << endl;  //获取这个类型的字符串
	decltype(a) aa;

	function<bool(int, int)> gt = [](int x, int y) {return x > y; };
	set<int, decltype(gt)> s;

	return 0;
}

?? 上述代码中,如果传入func函数的是子类对象的地址,那么在转换后pb1和pb2都会有对应的地址,但如果传入func函数的是父类对象的地址,那么转换后pb1会有对应的地址,而pb2则是一个空指针。

说明:dynamic_cast只能用于含有虚函数的类,因为运行时类型检查需要运行时的类型信息,而这个信息是存储在虚函数表中的,只有定义了虚函数的类才有虚函数表。

四、RTTI

RTTI(Run-Time Type Identification) 就是运行时类型识别
C++通过以下几种方式来支持RTTI:

1.typeid:在运行时识别出一个对象的类型。
2.dynamic_cast:在运行时识别出一个父类的指针(或引用)指向的是父类对象还是子类对象。
3.decltype:在运行时推演出一个表达式或函数返回值的类型。

五、常见面试题

1、C++中的4种类型转换分别是:____ 、____ 、____ 、____。

分别是static_cast、reinterpret_cast、const_cast和dynamic_cast

2、说说4种类型转换的应用场景。

  • static_cast 用于相近类型的类型之间的转换,编译器隐式执行的任何类型转换都可用static_cast。
  • reinterpret_cast用于两个不相关类型之间的转换。
  • const_cast用于删除变量的const属性,方便赋值。
  • dynamic_cast用于安全的将父类的指针(或引用)转换成子类的指针(或引用)。
文章来源:https://blog.csdn.net/m0_70091181/article/details/135644521
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