C++类型转换

一、C语言中的类型转换

在C语言中，如果赋值运算符左边和右边的类型不同，或者形参与实参类型不匹配，亦或者是返回值类型和接受返回值类型不一致时，就需要发生类型转换，C语言中的类型转换分为两种类型的转换，即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：需要用户自己指定转换的类型

例如：

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语言类型转换的缺陷：

1. 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；
2. 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；
3. 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。

二、C++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用于非多态类型转换（静态转换），编译器隐式执行的任何类型转换都可以使用static_cast，但是它不能用于两个不相关的类型进行转换。

int main()
{
  double d = 10.24;
  int a = static_cast<int>(d);
  cout << a << endl;
  return 0;
}

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。

例如将整形转换成指针类型：

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);
  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。

int main()
{
  const int a = 2;
  int* p = const_cast<int*>(&a);
  *p = 3;
  cout << a << endl;
  return 0;
}

4. dynamic_cast

dynamic_cast用于将一个父类对象的指针或者引用转换为子类对象的指针或引用(动态转换)，即向下转型。

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_会先检查是否能转换成功，能转换成功则转换，不能则返回0。

例如：

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; // 不能使用dynamic_cast转换成B类
  B b;
  fun(&a);
  fun(&b);
  return 0;
}

5. 总结

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，应尽量使用C++提供类型转换方法。

四、RTTI

1. 什么是RTTI

RTTI是运行阶段类型识别（Runtime Type Identification）的简称。

这是新添加到C++中的特性之一，很多老式实现不支持。另一些实现可能包含开关RTTI的编译器设置。

RTTI旨在为程序再运行阶段确定对象的类型提供一种标准方式。很多类库已经为其类对象提供了实现这种功能的方式，但由于C++内部并不支持，因此各个厂商的机制通常互不兼容，创建一种RTTI语言标准将使得未来的库能够彼此兼容。

2. RTTI的用途

假设有一个类层次结构，其中的类都是从一个基类派生而来的，则可以让基类指针指向其中任何一个类的对象。

有时候我们会想要知道指针具体指向的是哪个类的对象。因为：

1. 可能希望调用类方法的正确版本，而有时候派生对象可能包含不是继承而来的方法，此时，只有某些类的对象可以使用这种方法。
2. 也可能是出于调试目的，想跟踪生成的对象的类型。

3. RTTI的工作原理

C++有3个支持RTTI的元素：

• 如果可能的话，dynamic_cast运算符将使用一个指向基类的指针来生成一个指向派生类的指针；否则，该运算符返回0（空指针）；
• typeid运算符返回一个指出对象的类型的值；
• type_info结构存储了有关特定类型的信息。

注意：

RTTI只适用于包含虚函数的类。因为只有对于这种类层次结构，才应该将派生类的地址赋给基类指针。

dynamic_cast见上文。

1. typeid运算符和type_info类
2. typeid运算符能够用于确定两个对象是否为同种类型。它与sizeof有些想象，可以接受两种参数：

• 类名；
• 结果为对象的表达式。

返回一个对type_info对象的引用，其中，type_info是在头文件typeinfo中定义的一个类，这个类重载了==和!=运算符，以便可以用于对类型进行比较。

// 判断pg指向的是否是ClassName类的对象
typeid(ClassName) == typeid(*pg)

如果pg是一个空指针，程序将引发bad_typeid异常，该异常是从exception类派生而来的，它是在头文件typeinfo中声明的。

type_info类的实现随厂商而异，但包含一个name()成员，该函数返回一个随实现而异的字符串，通常（但并非一定）是类的名称。可以这样显示：

std::cout << "Now processing type is " << typeid(*pg).name() << ".\\n";

其实，typeid运算符就是指出或判断具体的类型，而dynamic_cast运算符主要用于判断是否能够转换，并进行类型转换（指针或引用）。

4. 误用RTTI的例子

有些人对RTTI口诛笔伐，认为它是多余的，会导致程序效率低下和糟糕的编程方式。这里有一个需要尽量避免的例子：

在判断是否能调用某个方法时，尽量不要使用if-else和typeid的形式，因为这会使得代码冗长。如果在扩展的if else语句系列中使用了typeid，则应该考虑是否应该使用虚函数和dynamic_cast。

以上就是关于C++类型转换的知识。