40_「C++」类型转换
「前言」文章内容大致是 C++ 的类型转换。
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语言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;
int* p = &a;
// static_cast不能用于两个不相关类型之间转换
//int address = static_cast<int>(p); //error
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。
reinterpret_cast 用于将一种数据类型的指针或引用转换为另一种数据类型的指针或引用，这种转换只是对二进制数据的重新解释，几乎不进行任何安全性检查。
int main()
{
int a = 100;
int* p = &a;
// 把指针转成整数
int address = reinterpret_cast<int>(p);
printf("p: %p\n", p);
cout << address << endl;
return 0;
}
运行结果
p: 012FF994
19921300
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。
int main()
{
const int a = 2;
int* p = const_cast<int*>(&a);
*p = 3;
cout << a << endl;
cout << *p << endl;
return 0;
}
运行结果
2
3
调试查看
解释：
- 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的a的值，因此最终打印出a的值是未修改之前的值。
- 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。
添加关键字volatile
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)
向上转型就是所说的切割/切片，是语法天然支持的，不需要进行转换，而向下转型是语法不支持的，需要进行强制类型转换。
注意：
- dynamic_cast 只能用于父类含有虚函数的类
- 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
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、
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 = (B*)pa; //不安全
B* pb2 = dynamic_cast<B*>(pa); //安全
cout << "pb1:" << pb1 << endl;
cout << "pb2:" << pb2 << endl;
}
int main()
{
A a;
B b;
fun(&a);
fun(&b);
return 0;
}
编译运行
dynamic_cast，它会先进行类型检查，如果能够安全地将 pa 转换为B类型的指针 pb2，则进行转换，否则返回一个空指针。这种方式比较安全，可以避免程序崩溃或者出现未定义的行为。
注意：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
RTTI：Run-time Type identification的简称，即：运行时类型识别。
C++通过以下方式来支持 RTTI：
- typeid运算符
- dynamic_cast运算符
- decltype
常见面试题
C++中的4中类型转化分别是：
- static_cast、reinterpret_cast、const_cast和dynamic_cast
4中类型转化的应用场景
- 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）。
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「 作者 」 枫叶先生
「 更新 」 2023.5.15
「 声明 」 余之才疏学浅，故所撰文疏漏难免，
或有谬误或不准确之处，敬请读者批评指正。
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