C++中的类型转换

2022-11-15 18:43:25 浏览数 (1)

C 的类型转换

  • 零、前言
  • 一、C语言的类型转换
  • 二、C 强制类型转换
    • 1、static_cast
    • 2、reinterpret_cast
    • 3、const_cast
    • 4、dynamic_cast
    • 5、explicit
  • 三、常见面试题

零、前言

本章主要学习C 的四种类型转换

一、C语言的类型转换

  • 概念及介绍：

在C语言中，如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语言中的两种形式的类型转换：
  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
  • 示例：
代码语言：javascript复制
void Test ()
{
    int i = 1;
    // 隐式类型转换
    double d = i;
    printf("%d, %.2fn" , i, d);
    int* p = &i;
    // 显示的强制类型转换
    int address = (int) p;
    printf("%x, %dn" , p, address);
}
  • C风格的转换格式缺点：
  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

二、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

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

  • 示例：
代码语言：javascript复制
int main()
{
    double d = 12.34;
    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

  • 示例：
代码语言：javascript复制
typedef void (* FUNC)();
int DoSomething (int i)
{
    cout<<"DoSomething" <<endl;
    return 0;
}
void Test ()
{
    //
    // reinterpret_cast可以编译器以FUNC的定义方式去看待DoSomething函数
    // 所以非常的BUG，下面转换函数指针的代码是不可移植的，所以不建议这样用
    // C  不保证所有的函数指针都被一样的使用，所以这样用有时会产生不确定的结果
    //
    FUNC f = reinterpret_cast<FUNC>(DoSomething );
    f();
}

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

  • 示例：
代码语言：javascript复制
void Test ()
{
    const int a = 2;
    int* p = const_cast<int*>(&a);
    *p = 3;
    cout<<a <<endl;
}

4、dynamic_cast

  1. 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)
  2. 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)
  3. 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
  • 示例：
代码语言：javascript复制
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;
    B b;
    fun(&a);
    fun(&b);
    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。建议：避免使用强制类型转换

5、explicit

explicit关键字阻止经过转换构造函数进行的隐式转换的发生

  • 示例：
代码语言：javascript复制
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);
    // 隐式转换-> A tmp(1); A a2(tmp);
    A a2 = 1;
}

三、常见面试题

  • 说说C 4中类型转化的应用场景
  1. static_cast，命名上理解是静态类型转换
  • 使用场景：

用于类层次结构中基类和派生类之间指针或引用的转换 注意: 上行转换（派生类—->基类）是安全的；下行转换（基类—->派生类）由于没有动态类型检查，所以是不安全的。 用于基本数据类型之间的转换，如把int转换为char，这种带来安全性问题由程序员来保证

  • 使用特点：

主要执行非多态的转换操作，用于代替C中通常的转换操作 隐式转换都建议使用static_cast进行标明和替换

  1. dynamic_cast，命名上理解是动态类型转换
  • 使用场景：

只有在派生类之间转换时才使用dynamic_cast，type-id必须是类指针，类引用或者void

  • 使用特点：

基类必须要有虚函数 对于下行转换，dynamic_cast是安全的（当类型不一致时，转换过来的是空指针），而static_cast是不安全的（当类型不一致时，转换过来的是错误意义的指针，可能造成踩内存，非法访问等各种问题）

  1. const_cast，字面上理解就是去const属性
  • 使用场景：

常量指针转换为非常量指针，并且仍然指向原来的对象 常量引用被转换为非常量引用，并且仍然指向原来的对象

  • 使用特点：

cosnt_cast是四种类型转换符中唯一可以对常量进行操作的转换符 去除常量性是一个危险的动作，尽量避免使用

  1. reinterpreter_cast，仅仅重新解释类型，但没有进行二进制的转换
  • 使用场景：

不到万不得已，不用使用这个转换符，高危操作

  • 使用特点：

reinterpret_cast可以将整型转换为指针，也可以把指针转换为数组 reinterpret_cast可以在指针和引用里进行肆无忌惮的转换

  • 总结：
  1. 去const属性用const_cast
  2. 基本类型转换用static_cast
  3. 多态类之间的类型转换用daynamic_cast
  4. 不同类型的指针类型转换用reinterpreter_cast

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