【C++练级之路】【Lv.26】类型转换
快乐的流畅 2024-07-25 08:05:03 阅读 65
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文章目录
一、C风格类型转换1.1 隐式类型转换1.2 显式类型转换
二、C++风格类型转换2.1 static_cast2.2 dynamic_cast2.3 const_cast2.4 reinterpret_cast
三、RTTI3.1 typeid3.2 dynamic_cast3.3 decltype
总结
一、C风格类型转换
1.1 隐式类型转换
隐式类型转换(Implicit Type Conversion),又称自动类型转换,由编译器在编译阶段自动进行,能转就转,不能转就编译失败。
常见的隐式类型转换包括:
赋值运算符中的类型转换:例如从 <code>int 赋值转换为 double
。算术运算符中的类型转换: 例如 int
与 long
进行运算,会被提升为 long
。同时,超出类型的表示范围,会进行符号扩展或截断。函数调用中的类型转换:实参与形参类型不匹配,会尝试转换为与形参匹配的类型。布尔值中的类型转换:对于数值类型,非零值转换为 true
,零值转换为 false
;对于指针类型,非空指针转换为 true
,空指针转换为 false
。指针中的类型转换:指针可以隐式转换为 void*
类型。数组名会被转换为指向数组第一个元素的指针,函数名会被转换为指向该函数的指针。
void func(double d){ }
void test()
{
int i = 1;
double d = i;//赋值运算符
double ret = i + d;//算术运算符
func(i);//函数调用
void* p = &i;//指针
}
1.2 显式类型转换
显式类型转换(Explicit Type Conversion),又称为强制类型转换,需要程序员显式地指定转换方式。
格式:(type)expression
void test()
{
int i = 1;
double d = (double)i;
}
二、C++风格类型转换
2.1 static_cast
格式:static_cast<new_type>(expression)
用于非多态类型的转换(静态转换),并且只适用相近类型之间的转换,对应C的隐式类型转换,例如基本数据类型之间的转换。
void test()
{
int i = 1;
double d = static_cast<double>(i);//静态转换,相近类型
int* pi = &i;
void* p = static_cast<void*>(pi);
}
2.2 dynamic_cast
格式:dynamic_cast<new_type>(expression)
用于多态类型的转换(动态转换),并且用于向下转型: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。
ps:向上转型,没有类型转换,属于赋值兼容规则。
class A
{
public:
virtual void f(){ }
int _a = 1;
};
class B :public A
{
public:
virtual void f(){ }
int _b = 2;
};
void test()
{
B b;
A a = b;
A& ra = b;//此处没有隐式类型转换
double d = 3.14;
const int& ri = d;//此处有隐式类型转换
}
由于类型转换后的临时对象具有常性,所以要用常引用。而向上转型(切片)不用常引用,所以没有发生类型转换。
dynamic_cast 在运行时检查转换是否有效。如果转换无效,则指针类型返回空指针 nullptr
,引用类型抛出异常 std::bad_cast
。
void func(A* pa)
{
//B* p = (B*)pa;//直接向下转换,如果指向父类,则存在越界风险
B* p = dynamic_cast<B*>(pa);
if (p)
{
p->_a++;
p->_b++;
}
else
{
cout << "转换失败" << endl;
}
}
void test()
{
B b;
A a = b;
func(&a);
func(&b);
}
直接向下转换,如果指向父类,则存在越界风险。运用 dynamic_cast 则可安全地进行向下转型。
2.3 const_cast
格式:const_cast<new_type>(expression)
用于修改对象的常量属性,可添加或移除变量的 const
或 volatile
属性。
void test()
{
const int a = 2;
int* p = const_cast<int*>(&a);
*p = 3;
cout << a << endl;
cout << *p << endl;
cout << &a << endl;
cout << p << endl;
}
通过打印可以发现,a的值依旧为2,而*p的值为3,并且它们的地址相同。这是为什么呢?其实,编译器在这里做了优化,常变量a会被放进寄存器或者直接替换。
这时我们可以加上 volatile
关键字,其作用是阻止编译器对标记的变量进行某些优化。
void test()
{
volatile const int a = 2;
int* p = const_cast<int*>(&a);
*p = 3;
cout << a << endl;
cout << *p << endl;
//cout << &a << endl;
printf("%p\n", &a);
cout << p << endl;
}
此时还有一个问题,那就是用 volatile
修饰的变量类型无法和参数为 void*
的 operator<<
函数匹配,从而会匹配到不合适的重载函数,输出错误的地址值。所以,此处我们用 printf 进行打印即可。
2.4 reinterpret_cast
格式:reinterpret_cast<new_type>(expression)
为操作数的位模式提供较低层次的重新解释。用于不相近类型之间的转换,对应C的显式类型转换。
void test()
{
int i = 1;
int* p = &i;
//double* p1 = static_cast<double*>(i);//error
double* p2 = reinterpret_cast<double*>(i);
//double* p3 = static_cast<double*>(p);//error
double* p4 = reinterpret_cast<double*>(p);
}
三、RTTI
RTTI
(Run-Time Type Identification)是C++语言中的一个特性,它允许程序在运行时确定对象的实际类型。
3.1 typeid
用于打印变量的类型。
void test()
{
auto f = [](int x, int y){ return x + y;};
cout << typeid(f).name() << endl;
}
3.2 dynamic_cast
class Base
{ };
class Derive :public Base
{ };
void func(Base* pb)
{
Derive* pd = dynamic_cast<Derive*>(pb);
}
3.3 decltype
可将变量的类型提取,作为参数传递。
void test()
{
int x = 1;
double y = 2.0;
auto ret = x * y;
vector<decltype(ret)> v;
}
总结
C风格的类型转换,将不同类型的转换混在一起,不够清晰,可视性差,难以跟踪错误的转换。所以我们推荐使用C++的类型转换,加强类型转换的可视性,提高代码的可读性与可维护性。
一般来说:
使用 static_cast
进行相近类型的转换。使用 dynamic_cast
在运行时进行多态类型检查。使用 const_cast
移除或添加常量性。使用 reinterpret_cast
进行不相近类型的转换。
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