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
void Test()
{
int i = 1;
// 隐式类型转换--相近类型
double d = i;
printf("%d, %.2f\n", i, d);
int* p = &i;
// 显示的强制类型转换--不相近类型
int address = (int)p;
printf("%x, %d\n", p, address);
}
显式转换一般不会出现问题，但隐式转换就会出现一些难以察觉的问题：
我们写一段顺序表的插入：
class mystring
{
public:
mystring(char* str)
:_str(str)
{
_size = strlen(str);
_capacity = _size;
}
void insert(size_t pos, char ch)
{
int end = _size;
while (end >= pos)
{
_str[end + 1] = _str[end];
cout << end << endl;
--end;
}
_str[pos] = ch;
}
private:
char* _str;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
int main()
{
char str[20] = "ello string";
mystring s(str);
s.insert(0, 'h');
return 0;
}
如上代码插入逻辑是正确的
但调试如上代码时，会发现，当end减为-1时，依然会进入while循环
这里的end是int，pos是unsigned int，在进行比较时，会发生隐式类型转换，end会先转换整型提升为unsigned int才能比较，一旦发生隐式转换，end也就被看作是一个正数，自热循环永远不会结束。
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
为什么C++需要四种类型转换
C风格的转换格式很简单，但是有不少缺点的：
- 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
- 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++为了提升可读性、降低出错概率，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。
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
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
使用方法如下：
int main()
{
double d = 12.34;
int a = static_cast<int>(d);
cout << a << endl;
return 0;
}
如果进行一个非相关类型的转换就会报错
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 = 0;
int* pa = &a;
int b = reinterpret_cast<int>(pa);
return 0;
}
但是对于一些算数转换它就不行了，只能交给static_cast
int main()
{
int a = 0;
size_t ua = reinterpret_cast<size_t>(a);//报错
double da = reinterpret_cast<double>(a);//报错
return 0;
}
const_cast
volatile
先看看这段C语言的强制类型转换的代码
int main()
{
const int ca = 2;
int* pi = (int*)&ca;
*pi = 3;
cout << ca << endl;
cout << *pi;
return 0;
}
按道理，pi指向的是ca，那么结果应该是两个3，但是：
在定义ca的时候编译器会进行优化，
- 因为一个const变量大概率是不会被修改的，所以会被留在CPU的缓存中，cout的时候就不会先从内存加载到缓存，而是直接把缓存中的值
push到给cout打印， - 亦或者在预编译阶段直接把ca换成2，相当于
#define ca 2，cout的时候直接push2
而定义ca的时候依然会在内存中开ca的空间，pi指向的就是内存中的空间，cout << *pi;也是从内存中ca取，最后输出的自然也就是3
可以看一下VS的汇编代码：
可以看出，VS使用的是第二种策略
如果我们想避免这样的优化发生，可以使用**volatile**关键字(C语言就有)
int main()
{
volatile const int ca = 2;
int* pi = (int*)&ca;
*pi = 3;
cout << ca << endl;
cout << *pi;
return 0;
}
此时，优化就不会发生，在cout << ca的时候，就会从内存中取，取出来的就是3
看一下此时的汇编代码：
const_cast
const_cast也是一个强制转化，用于删去变量的const属性，转的必须是指针
单独拿出来的意义就在于强调上面这样的强制转换很危险，而reinterpret_cast就不支持这样的转换了
int main()
{
const int ca = 2;
//int* rpi = reinterpret_cast<int*>(&ca);//报错
int* pi = const_cast<int*>(&ca);//等同于(int*)
*pi = 3;
cout << ca << endl;
cout << *pi;
return 0;
}
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(只要是public继承，不需要转换，赋值兼容规则支持)
- 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 ，即多态场景
- 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
如下是一段多态的场景：
class A
{
public:
virtual void f()
{
cout << "A::f" << endl;
}
};
class B:public A
{
public:
void f()
{
cout << "B::f" << endl;
}
void g()
{
cout << b << endl;
}
int b = 0;
};
void fun(A* pa)
{
pa->f();
}
int main()
{
A a;
B b;
fun(&a);
fun(&b);
}
通过多态，可以让A* pa指向基类就调用基类函数，指向父类就调用父类函数
如果想让fun调用B的g()函数，就必须先把pa强转成B*，但是如果直接强转：
void fun(A* pa)
{
pa->f();
B* pb = (B*)pa;
pb->g();
}
int main()
{
A a;
B b;
fun(&a);
fun(&b);
}
指向的是A的对象，势必会出错；
为了不让它无脑强转，就需要用到dynamic_cast，
void fun(A* pa)
{
pa->f();
B* pb= dynamic_cast<B*>(pa);
if (pb)
{
pb->g();
}
}
int main()
{
A a;
B b;
fun(&a);
fun(&b);
}
dynamic_cast在进行强转之前会判断指针指向的对象是否为目标派生类，
- 若是，返回它的地址
- 若不是，返回空指针nullptr
所以说dynamic_cast的向下转换是安全的