【C++】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，注意：只有相近类型之间才能发生隐式类型转换
• 显式类型转化：需要用户自己处理

例如：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);
}

C语言类型转换的优缺点：：

C风格的转换格式很简单，但还是有不少缺点的：

1. 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
2. 显式类型转换将所有情况混合在一起，代码不够清晰

C语言转换的可视性比较差，相近类型之间发生隐式类型转换，难以跟踪错误的转换。

因此C++为了加强类型转换的可视性，提出了自己的类型转化风格，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。

二、C++的类型转换

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

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 = 10.21;
  int i = static_cast<int> (d);
  cout << i << " " << d << endl;
  // 转换失败
  //int* p = static_cast<int*> (i);
  //cout << p << endl;
  return 0;
}

2、reinterpret_cast

reinterpret_cast操作符通常为重新解释，用于将一种类型转换为另一种不同的类型。

int main()
{
  // 转换失败
  //double d = 10.21;
  //int i = reinterpret_cast<int> (d);
  //cout << i << " " << d << endl;
  // 转换成功
  int a = 10;
  int* p = reinterpret_cast<int*> (a);
  cout << p << endl;
  return 0;
}

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，注意const_cast<><>里面必须是指针或者引用类型。

int main()
{
  const int a = 10;
  int* pa = const_cast<int*> (&a);
  *pa = 20;
  cout << " a :" << a << endl;
  cout << "*pa :" << *pa << endl;
  return 0;
}

可能看到这个结果你会很不解，明明我们都已经修改了a,为什么打印的结果还是10？

解释一下：

• 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。

int main()
{
  volatile const int a = 10;
  int* pa = const_cast<int*> (&a);
  *pa = 20;
  cout << " a :" << a << endl;
  cout << "*pa :" << *pa << endl;
  return 0;
}

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)

而向下转型分为两种情况：

1. 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。
   
2. 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进行向下转型则是安全的。

• 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。
• 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()
  {}
private:
  int _a;
};
class B : public A
{
private:
  int _b;
};
int main()
{
  A aa;
  B bb;
  A* pa = &aa;
  A* pb = &bb;
  cout << "强制类型转换, 父转子pa：" << (B*)pa << endl;
  cout << "强制类型转换, 父转子pb：" << (B*)pb << endl;
  cout << "---------------------------------------" << endl;
  cout << "dynamic_cast类型转换, 父转子pb：" << dynamic_cast<B*>(pa) << endl;
  cout << "dynamic_cast类型转换, 父转子pb：" << dynamic_cast<B*>(pb) << endl;
}

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
   

三、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：

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

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）。