C++的类型转换

1.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

1.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

2.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\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);
}

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

2.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:

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。

3.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:

1.static_cast

2.reinterpret_cast

3.const_cast

4.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;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,reinterpret_cast 用于进行任意类型之间的转换,包括无关类型之间的转换。reinterpret_cast提供了一种底层的转换方式,允许将一个指针或引用转换为一个完全不相关的类型。它在类型之间的转换上没有限制,但是无法提供任何类型安全保证,使用时需要特别小心。

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);return 0;
}

3.3 const_cast

const_cast: 用于去除指针或引用的const属性。const_cast可以修改指针或引用的底层const属性,但是不能修改常量对象本身的值。它主要用于将const对象转换为非const对象,以便可以修改其值。

int main()
{//在C++中,volatile是一个关键字,用于修饰变量,用来指示编译器不要进行某些优化,以确//保对该变量的操作在程序执行期间的可见性和有序性。//通常情况下,编译器会对变量进行各种优化,例如将变量保存在寄存器中以提高访问//速度,重排代码以优化执行流程等。然而,对于被volatile修饰的变量,编译器会在编译//和优化过程中对其保持谨慎,并生成对其操作的指令,以确保在程序执行期间的可见性和有序性。volatile const int a = 2;int* p = const_cast<int*>(&a);// &a的类型是 const int**p = 3;cout << a << endl;//如果不添加volatile则输出2,因为编译器的优化直接把a替换成了2return 0;
}

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)

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

class A
{
public:virtual void f(){}
};class B : public A
{};void fun(A* pa, const string& s)
{cout <<"pa指向"<<s << endl;// 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;// 不安全的,因为如果B有自己的成员,那么用指针可以访问这些成员,但是这个访问就强制越界了B* pb2 = dynamic_cast<B*>(pa); // 安全的cout << "[强制转换]pb1:" << pb1 << endl;cout << "[dynamic_cast转换]pb2:" << pb2 << endl << endl;
}int main()
{A a;B b;fun(&a, "指向父类对象");fun(&b, "指向子类对象");return 0;
}

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

4.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

typeid是C++的一个运算符,用于获取表达式的类型信息。它的语法形式是typeid(expression),其中expression可以是任何表达式、变量、类型或者类的对象。

typeid运算符返回一个type_info对象,该对象包含有关给定表达式的类型信息。type_info类提供了一些成员函数和操作符,可以用于比较类型信息、获取类型的名称等。

typeid运算符的主要用途包括:

  1. 比较类型:可以使用typeid运算符比较两个类型信息是否相同。如果两个类型相同(或者是相同类型的派生类),则返回true;否则返回false。示例:
class Base { ... };
class Derived : public Base { ... };Base* base = new Derived();if (typeid(*base) == typeid(Derived)) {// base指向的对象的实际类型是Derived
}
  1. 获取类型名称:可以使用type_info对象的name()成员函数获取类型的名称,返回一个以NULL结尾的字符串。示例:
class MyClass { ... };MyClass obj;
const std::type_info& type = typeid(obj);
std::cout << type.name() << std::endl; // 输出类型的名称

需要注意的是,typeid运算符只能用于在运行时获取类型信息,而无法获取模板参数的具体类型。此外,对于没有多态性的类型或者不完整类型,typeid运算符可能无法正常工作。

另外,为了使用typeid运算符,需要包含头文件<typeinfo>。

2. dynamic_cast运算符

3. decltype

decltype是C++11引入的一个关键字,用于获取表达式的类型。

decltype的作用包括以下几个方面:

  1. 推断表达式的类型:可以使用decltype关键字推断表达式的类型,并将其作为变量的类型或函数返回类型。这在使用模板编程、泛型编程等场景下非常有用,可以根据表达式的结果类型来进行类型推断。
  2. 保留表达式的修饰符:decltype关键字会保留表达式的修饰符,包括const、&和&&等,确保推断出来的类型与原表达式的类型是一致的。
  3. 支持表达式推断:decltype关键字支持对函数调用、类成员访问和运算符等复杂表达式进行类型推断。
  4. 不进行实际计算:decltype关键字只进行编译期的类型推断,不会对表达式进行实际计算,避免了执行时的开销。

示例:

int a = 10;
const int& b = a;
decltype(a) c = a; // 推断c的类型为int
decltype(b) d = b; // 推断d的类型为const int&
decltype(a + b) e = a + b; // 推断e的类型为inttemplate<typename T, typename U>
auto add(T t, U u) -> decltype(t + u) { // 推断函数返回值类型为t + u的类型return t + u;
}

需要注意的是,decltype关键字在推断过程中只使用表达式的类型信息,不会执行任何表达式中的实际计算。此外,如果表达式为变量,而非标识符,则decltype将推断出变量的引用类型。

5. 常见面试题

1. C++中的4中类型转化分别是:____________________________________
2. 说说4中类型转化的应用场景。

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