【C++11】类型转换

> 作者：დ旧言~

> 座右铭：松树千年终是朽，槿花一日自为荣。

> 目标：理解在C++11的类型转换，知道C++11的四种转换函数。

> 毒鸡汤： 生命的美好，不在于追求完美，而在于享受人生的每一个瞬间。

> 专栏选自：C嘎嘎进阶

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🌟前言

在C语言中我们学习了类型转换，如 int  遇到 double 类型时 int 类型就会类型转换成 double，这些都是比较简单的类型转换，但是到 C++ 时，日期类需要转换成其它类型那该如何？面对这个问题，在C++11中完成这个补丁，使其C++在相关类也可以类型转换，那C++中如何实现类型转换呢？

⭐主体

学习【C++11】类型转换咱们按照下面的图解：

🌙 C语言中的类型转换

概念：

C语言和C++都是强类型语言，如果赋值运算符左右两侧变量的类型不同，或形参与实参的类型不匹配，或返回值类型与接收返回值的变量类型不一致，那么就需要进行类型转换。

分类：

C语言中有两种形式的类型转换，分别是隐式类型转换和显式类型转换：

• 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。
• 显式类型转换：需要用户自己处理，以(指定类型)变量的方式进行类型转换。

注意：

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。

举个栗子：

int main()
{
  //隐式类型转换
  int i = 1;
  double d = i;
  cout << i << endl;
  cout << d << endl;
 
  //显式类型转换
  int* p = &i;
  int address = (int)p;
  cout << p << endl;
  cout << address << endl;
  return 0;
}

🌙 为什么C++需要四种类型转换

C风格的转换格式虽然很简单，但也有很多缺点：

• 隐式类型转换在某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，转换的可视性比较差。

因此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，分别是static_cast、reinterpret_cast、const_cast和dynamic_cast。

🌙 C++有了四种类型转换，仍兼容c的类型转换

出了C++的四种类型转换，委员会只是期望大家使用上面规范的去转换，可读性会提升，出错的概率会降低。因为不是强制的，所以实际效果不好，大家都不遵守。

🌙 C++强制类型转换

概念：

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

• static_cast  相近类型之间的类型
• reinterpret_cast 不相近类型之间的类型
• const_cast 去掉对象const属性的转换
• dynamic_cast 规范向下转换，转换是安全的

总结：

static_cast 对应c语言隐式类型转换， reinterpret_cast 和 const_cast对应c语言强制类型转换（显式类型转换）

💫 static_cast：

概念：

• 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。即： static_cast  相近类型之间的类型。

举个栗子：

int main()
{
  double d = 12.34;
  int a = static_cast<int>(d);
  
  cout << a << endl; // 12
  return 0;
}

💫 reinterpret_cast：

概念：

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，即： reinterpret_cast 不相近类型之间的类型

举个栗子：

int main()
{
  int a = 10;
  int* p = &a;
  
  //int x = static_cast<int>(p); // 报错
  int x = reinterpret_cast<int>(p);
  
  cout << x << endl; // 6684304
  return 0;
}

💫 const_cast：

概念：

const_cast用于删除变量的const属性，转换后就可以对const变量的值进行修改

举个栗子：

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

总结：

• 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。
• 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。

💫 dynamic_cast：

概念：

dynamic_cast用于将父类的指针（或引用）转换成子类的指针（或引用），分向上转型与向下转型：

• 向上转型： 子类的指针（或引用）→ 父类的指针（或引用）
• 向下转型： 父类的指针（或引用）→ 子类的指针（或引用）

其中，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。

向下转型分为两种情况：

• 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，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。

举个栗子：

class A
{
public:
  virtual void f()
  {}
};
class B : public A
{};
void func(A* pa)
{
  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;
  func(&a);
  func(&b);
  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。

图解：

总结：

说明一下： 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。

💫 explicit：

概念：

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。

举个栗子：

class A
{
public:
  explicit A(int a)
  {
    cout << "A(int a)" << endl;
  }
  A(const A& a)
  {
    cout << "A(const A& a)" << endl;
  }
private:
  int _a;
};
int main()
{
  A a1(1);
  //A a2 = 1; //error
  return 0;
}

分析：

在语法上，代码中的A a2 = 1等价于以下两句代码：

A tmp(1);  //先构造

A a2(tmp); //再拷贝构造

所以在早期的编译器中，当编译器遇到A a2 = 1这句代码时，会先构造一个临时对象，再用这个临时对象拷贝构造a2。但是现在的编译器已经做了优化，当遇到A a2 = 1这句代码时，会直接按照A a2(1)的方式进行处理，这也叫做隐式类型转换。

但对于单参数的自定义类型来说，A a2 = 1这种代码的可读性不是很好，因此可以用explicit修饰单参数的构造函数，从而禁止单参数构造函数的隐式转换。

🌙 RTTI

概念：

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：

• typeid：在运行时识别出一个对象的类型。
• 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。
• decltype：在运行时推演出一个表达式或函数返回值的类型。

🌟结束语

      今天内容就到这里啦，时间过得很快，大家沉下心来好好学习，会有一定的收获的，大家多多坚持，嘻嘻，成功路上注定孤独，因为坚持的人不多。那请大家举起自己的小手给博主一键三连，有你们的支持是我最大的动力💞💞💞，回见。