【C++】深究类型转换

_小羊_

发布于 2024-11-19 10:55:30

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一、类型转换

1、C语言中的类型转换

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，转换的前提是类型之间有一定的关联。

隐式类型转换：编译器自动进行，比如整形家族（int、char、unsigned int）/ 整型和浮点数
强制类型转换：我们自己处理，比如整形和指针、指针之间

int main()
{
	int i = 1;
	// 隐式类型转换
	double d = i;

	int* p = &i;
	// 显示的强制类型转换
	int address = (int)p;

	return 0;
}

2、C++中的类型转换

上面举的例子都是内置类型之间，而内置类型和自定义类型之间、自定义类型和自定义类型之间都是可以通过一定的方式互相转换的。

| 内置类型和自定义类型之间：

在前面的学习中我们经常说：单参数构造函数支持隐式类型转换，多参数也可以通过加{}进行隐式类型转换。

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a1(a)
		,_a2(a)
	{}

	A(int a1, int a2)
		:_a1(a1)
		,_a2(a2)
	{}
private:
	int _a1;
	int _a2;
};

int main()
{
	string s("Are you ok?");//隐式类型转换
	A a1(1);//借助构造函数完成类型转换
	A a2({ 1, 2 });
	return 0;
}

C++支持内置类型隐式类型转换为类类型对象，需要有相关内置类型为参数的构造函数
构造函数前加explicit就不再支持隐式类型转换（但是还可以强转）

而自定义类型转换为内置类型需要通过下面这个函数：

operator int()
{
	//...
}

这个函数没有返回类型，但是有返回值
函数前加explicit就不再支持隐式类型转换（但是还可以强转）

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a1(a)
		,_a2(a)
	{}

	A(int a1, int a2)
		:_a1(a1)
		,_a2(a2)
	{}

	operator int()
	{
		return _a1 + _a2;
	}
private:
	int _a1;
	int _a2;
};

int main()
{
	string s("Are you ok?");//隐式类型转换
	A a1(1);//借助构造函数完成类型转换
	A a2({ 1, 2 });

	int x = a1;
	int y = a2;
	cout << x << endl;
	cout << y << endl;
	return 0;
}

| 自定义类型和自定义类型之间：

自定义类型之间也可以借助构造函数来完成相互转换。

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a1(a)
		,_a2(a)
	{}

	A(int a1, int a2)
		:_a1(a1)
		,_a2(a2)
	{}

	operator int()
	{
		return _a1 + _a2;
	}

	int get() const
	{
		return _a1 + _a2;
	}
private:
	int _a1;
	int _a2;
};

class B
{
public:
	B(int b)
		:_b(b)
	{}

	B(const A& aa)
		:_b(aa.get())
	{}
private:
	int _b;
};

int main()
{
	A aa(1);
	B bb(2);
	bb = aa;//这里走了B的拷贝构造
	return 0;
}

例如：我们之前实现的list的迭代器有普通迭代器和const迭代器两种，普通迭代器用普通迭代器接收，const迭代器用const迭代器接收，而库中的list是支持普通迭代器用const迭代器接收的，那我们也可以给自己的list加上这个功能。

增加一个用于类型转换的构造函数：

//...
ListIterator(const ListIterator<T, T&, T*>& it)
	:_node(it._node)
{}
//...

注意：这里的参数一定是写死的，不能是const ListIterator<T, Ref, Ptr>& it

3、C语言类型转换的缺陷

转换的可视性差，所有的转换形式都是以一种相同的形式书写，难以跟踪错误的转换
隐式类型转换有些情况下可能会出现问题，比如数据精度丢失
显示类型转换将所有情况混在一起，代码不够清晰

4、C++中的四种强制类型转换

标准C++为了加强类型转换的可视性，引入了下面四种命名的强制类型转换操作符。主要是为了让类型转换有统一的规范，更加严谨。

4.1 static_cast

static_cast用于非多态类型的转换（对应隐式类型转换），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 = 3.14;
	int a = static_cast<int>(d);
	cout << a << endl;
	return 0;
}

4.2 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（对应强制类型转换）。

int main()
{
	double d = 3.14;
	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);
	cout << p << endl;

	return 0;
}

4.3 const_cast

const_cast最常用的用途就是删除变量的const属性（对应强制类型转换中有风险的去掉const属性），方便赋值。

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

使用volatile可以确保编译器不会对这些变量的访问进行优化，从而确保每次访问都能读取到最新的值。

4.4 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：

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nullptr

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;
}