「前言」文章是关于C++特殊类型转换

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「每篇一句」

有些事不是看到了希望才去坚持，
而是因为坚持才会看到希望。
——《十宗罪》

目录

一、C语言中的类型转换

二、为什么C++需要四种类型转换

三、C++强制类型转换

3.1 static_cast

3.2 reinterpret_cast

3.3 const_cast

3.4 dynamic_cast

四、RTTI

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
", i, d);

	int* p = &i;
	// 显示的强制类型转换
	int address = (int)p;
	printf("%x, %d
", 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：

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

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

int main()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;
	int address = reinterpret_cast<int>(p);
	cout << address << endl;
	return 0;
}

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

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：

1. typeid运算符
2. dynamic_cast运算符
3. 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 

1. 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。
2. reinterpret_cast用于两个不相关类型之间的转换。
3. const_cast用于删除变量的const属性，方便赋值。
4. 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。