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类型转换——C++

5 人参与  2023年05月01日 17:07  分类 : 《随便一记》  评论

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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。

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

在C语言中:
整型之间的转换:大转小——截断;小转大——提升
整型与浮点之间的转换:补位
意义相近的类型:例如浮点和整型,因为它们互相之间都是用来表示数据的大小

 

void Test1()

{    int i = 1;    // 隐式类型转换(意义相近的类型)    double d = i;    printf("%d, %.2f\n", i, d);    int* p = &i;    // 显示的强制类型转换(意义不相近,但是值转换后有意义)    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

 

//在pos位置插入一个字符void Insert(size_t pos, char ch){    size_t end = size - 1;    while (end >= pos)    {        _str[end + 1] = -str[end];        --end;    }}

问题:调用的时候
Insert(2,‘a’);//没问题
Insert(0,‘a’);//会死循环
隐式类型转换在操作符的两边也会发生:while (end >= pos)
将-1就会提升为无符号位的整型最大值,访问数据就会发生越界

 

 

2. 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:

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++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:
static_cast、reinterpret_cast、const_cast、dynamic_cast

兼容C语言的隐式类型转换和强制类型转换虽然兼容c但是最好不用,使用C++的强制类型转换更加规范static_cast(影视类型转换)、reinterpret_cast、const_cast(强制类型转换)

 
 

3.1 static_cast

用于意义相近的类型
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;}

在这里插入图片描述

注意写法与括号。
不是意义相近类型是无法使用此方法的

 

3.2 reinterpret_cast

不相关类型的转换
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* p = &a;    //int address = static_cast<int>(p);    int adress = reinterpret_cast<int>(p);    return 0;}甚至可以支持一些比较bug的转换: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);//a的地址给了p    *p = 3;    cout << a << endl;//2    cout << *p << endl;//3}

使用调试的方法:
添加断点
Ctrl+f10 开始调试
打开监视窗口,输入你想观察的变量名称
按f10,程序就会依次往下执行

监视窗口中是3和3,但打印出来就是2和3
在这里插入图片描述

原因:编译器对const类型有优化,因为它理论上认为const类型不会被修改。const类型不会在内存中取,会被加载到寄存器中
每个不同的编译器,优化方法可能会不一样

 

有方法可以解决吗?
关键字 volatile
在这里插入图片描述

 
 

3.4 dynamic_cast

C++独有的

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)——天然支持的
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

类型转换无论是否规范都会产生临时变量
临时变量具有常性——要用const

int main(){    int i = 0;    double d = i;    const double& rd1 = i;    const double& rd2 = static_cast<double>(i);    return 0;}

 

注意:父类对象无论如何都不允许转成子类对象的。
指针,引用都允许转换

class A{public:    virtual void f(){}public:    int _a = 0;};class B : public A{public:    int _b = 1;};// A*指针pa有可能指向父类,有可能指向子类void fun(A* pa){    // 如果pa是指向子类,那么可以转换,转换表达式返回正确的地址    // 如果pa是指向父类,那么不能转换,转换表达式返回nullptr    B* pb = dynamic_cast<B*>(pa); // 安全的    //B* pb = (B*)pa;             // 不安全,都是转换成功无法识别,会产生越界的风险    if (pb)    {        cout << "转换成功" << endl;        pb->_a++;        pb->_b++;        cout << pb->_a << ":" << pb->_b << endl;    }    else    {        cout << "转换失败" << endl;        pa->_a++;        cout << pa->_a << endl;    }}int main(){    A aa;    // 父类对象无论如何都是不允许转换成子类对象的    /*B bb = dynamic_cast<B>(aa);    B bb = (B)aa;*/    B bb;    fun(&aa);    fun(&bb);    //fun(nullptr);    return 0;}

在这里插入图片描述

 

延伸问题:

class A1{public:    virtual void f(){}public:    int _a1 = 0;};class A2{public:    virtual void f(){}public:    int _a2 = 0;};class B : public A1, public A2{public:    int _b = 1;};int main(){    B bb;    A1* ptr1 = &bb;    A2* ptr2 = &bb;    cout << ptr1 << endl;    cout << ptr2 << endl << endl;    B* pb1 = (B*)ptr1;    B* pb2 = (B*)ptr2;    cout << pb1 << endl;    cout << pb2 << endl << endl;    B* pb3 = dynamic_cast<B*>(ptr1);    B* pb4 = dynamic_cast<B*>(ptr2);    cout << pb3 << endl;    cout << pb4 << endl << endl;    return 0;}

切片会偏移,所以ptr1和ptr2的地址不一样
在这里插入图片描述

 
但是强制类型转换之后指针会偏移回去
在这里插入图片描述

 
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(了解)

RAII 资源获取就是初始化
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:

typeid运算符——获取对象类型字符串dynamic_cast运算符——父类的指针指向父类对象还是子类对象decltype——推导一个对象类型,这个类型可以用来定义另一个对象

 
 

5. 常见面试题

C++中的4中类型转化分别是:说说4中类型转化的应用场景。

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