c++中的类型转换

Posted 2021-06-11 MaxBruce

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了c++中的类型转换相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

隐式类型转换　　

　　基本数据类型之间会进行隐式的类型安全转换。其转换规则如下：

　　我们用 1个案列来介绍这种隐式类型转换规则，会有意想不到的结果发生....!!!

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 int main()
 7 {   
 8     short s = \'a\';
 9     unsigned int ui = 1000;
10     int i = -2000;
11     double d = i;
12     
13     cout << "d = " << d << endl;
14     cout << "ui = " << ui << endl;
15     cout << "ui + i = " << ui + i << endl;
16     
17     if( (ui + i) > 0 )  // 变量i会进行隐式类型转换 -> unsigned int  // ui + i > 0
18     {
19         cout << "Positive" << endl;
20     }
21     else
22     {
23         cout << "Negative" << endl;
24     }
25     
26     cout << "sizeof(s + \'b\') = " << sizeof(s + \'b\') << endl;    // 4 // s -> int  \'b\' -> int // sizeof(s + \'b\') = sizeof(int) // 编译器默认是int运算
27     
28     return 0;
29 }
30 /*
31     d = -2000
32     ui = 1000
33     ui + i = 4294966296
34     Positive
35     sizeof(s + \'b\') = 4
36 */

　　在c++中，还有其它几种隐式类型转换（后续讲解），那么现在试想一下这几个问题：

　　　　1. 基本类型可以转换为类类型吗？--- 可以，见转换构造函数；

　　　　2. 类类型可以转换为基本类型吗？--- 可以，见类型转换函数；

　　　　3. 类类型之间可以转换吗？--- 可以，见转换构造函数和类型转换函数；

　　注：这种隐式类型转换不能够抑制，并且也是bug的来源之一；

强制类型转换

　　在介绍c++强制类型转换前，我们可以回顾一下c语言中的强制类型转换。c语言中的强制类型转换十分简单、粗暴，即 (Type)(Expression)；或者 Type(Expression)；但是，这种简单的强制类型转换引发了很多问题，可归纳为如下2点：

　　1. 任意类型之间都可以进行转换，编译器很难判断其正确性（过于粗暴）；

　　2. 在源码中无法快速定位所有使用强制类型转换的语句（很难定位）；

所以，基于这2点考虑，在c++中引入了新式类型转换（ static_cast、const_cast、reinterpret_cast、dynamic_cast），其使用方法可归纳为 xxx_cast<Type>(Expression) 。

1、static_cast

　　1. 用于基本类型间的转换

　　2. 不能用于基本类型指针间的转换

　　3. 用于有继承关系类对象之间的转换和类指针之间的转换

　　4. 用于其它类型（基本类型和类类型）向类类型之间的转换；static_cast<类类型>(其它类型)，见转换构造函数。

2、 const_cast

　　1. 用于去除变量的只读属性

　　2. 强制转换的目标类型必须是指针或引用

3、 reinterpret_cast

　　1. 用于指针类型间的强制转换

　　2. 用于整数和指针类型间的强制转换

4、 dynamic_cast

　　1. 用于有继承关系的类指针（引用）间的转换

　　2. 用于有交叉关系的类指针（引用）间的转换

　　3. 相关类（基类）中必须有虚函数的支持

　　4. 具有类型检查的功能，但类型转换的结果只可能在运行阶段得到；

　　指针转换：

　　　　转换成功：得到目标类型的指针；

　　　　转换失败：得到一个空指针；

　　引用转换：　

　　　　转换成功：得到目标类型的引用；

　　　　转换失败：得到一个异常操作的信息；

　　dynamic_cast 转换时错误提示：

　　　　1. 不能将父类指针直接转换为子类指针

　　　　2. 在父类中没有虚函数，不能发生多态 polymorphic

 1 #include <stdio.h>
 2 
 3 void static_cast_demo()
 4 {
 5     int i = 0x12345;
 6     char c = \'c\';
 7     int* pi = &i;
 8     char* pc = &c;
 9     
10     c = static_cast<char>(i);
11     pc = static_cast<char*>(pi);    // error static_cast 不能用于基本类型指针之间 的转换
12 }
13 
14 void const_cast_demo()
15 {
16     const int& j = 1;
17     int& k = const_cast<int&>(j);
18     
19     const int x = 2;
20     int& y = const_cast<int&>(x);
21     
22     int z = const_cast<int>(x);     // error const_cast 强制转换的目标类型必须是指针或引用类型
23     
24     k = 5;
25     
26     printf("k = %d\\n", k);  // 5
27     printf("j = %d\\n", j);  // 5
28     
29     y = 8;
30     
31     printf("x = %d\\n", x);  // 2
32     printf("y = %d\\n", y);  // 8
33     printf("&x = %p\\n", &x);// 0x7fffd40b84e8
34     printf("&y = %p\\n", &y);// 0x7fffd40b84e8
35 }
36 
37 void reinterpret_cast_demo()
38 {
39     int i = 0;
40     char c = \'c\';
41     int* pi = &i;
42     char* pc = &c;
43     
44     pc = reinterpret_cast<char*>(pi);
45     pi = reinterpret_cast<int*>(pc);
46     pi = reinterpret_cast<int*>(i);
47     c = reinterpret_cast<char>(i);  // error reinterpret_cast 适用于指针类型之间的转换  和 整型与指针类型之间的转换
48 }
49 
50 void dynamic_cast_demo()
51 {
52     int i = 0;
53     int* pi = &i;
54     char* pc = dynamic_cast<char*>(pi); // error
55 }
56 
57 int main()
58 {
59     static_cast_demo();
60     const_cast_demo();
61     reinterpret_cast_demo();
62     dynamic_cast_demo();
63     
64     return 0;
65 }

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 class Base
 7 {
 8 public:
 9     Base()
10     {
11         cout << "Base::Base()" << endl;
12     }
13     
14     virtual ~Base()
15     {
16         cout << "Base::~Base()" << endl;
17     }
18 };
19 
20 class Derived : public Base
21 {
22 public:
23     Derived()
24     {
25         cout << "Derived::Derived()" << endl;
26     }
27     
28     void func()
29     {
30         cout << "Derived::func()" << endl;
31     }
32     
33     virtual ~Derived()
34     {
35         cout << "Derived::~Derived()" << endl;
36     }
37 };
38 
39 void test1()
40 {
41     Base* bp = new Derived();
42     
43     Derived *dp = dynamic_cast<Derived*>(bp);   // 当父类指针指向的是子类对象，转换成功
44     //Derived *dp = static_cast<Derived*>(bp);  // 当父类指针指向的是子类对象，转换成功
45     if( dp != NULL )
46     {
47         cout << "dp = " << dp << endl;
48         dp->func();
49     }
50     else
51     {
52         cout << "Cast error!" << endl;
53     }
54     
55     delete bp;
56 }
57 
58 void test2()
59 {
60     Base* bp = new Base();
61     
62     Derived *dp = dynamic_cast<Derived*>(bp);   // 转化失败，不能将父类指针对象转换为子类指针对象
63     //Derived *dp = static_cast<Derived*>(bp);     // 转换成功，可以将父类指针对象转换为子类指针对象，但可能有 Bug 存在
64     if( dp != NULL )
65     {
66         cout << "dp = " << dp << endl;
67         dp->func();
68     }
69     else
70     {
71         cout << "Cast error!" << endl;
72     }
73     
74     delete bp;
75 }
76 
77 int main()
78 {
79     test1();
80     
81     cout << "-----------------------" << endl;
82     
83     test2();
84 
85     return 0;
86 }

　　通过《 static_cast 与 dynamic_cast 测试案列》可知，当使用 dynamic_cast 强制类型转换时，即 Derived *dp = dynamic_cast<Derived*>(bp); 程序的运行结果为：

　　当使用 static_cast 强制类型转换时，即 Derived *dp = static_cast<Derived*>(bp); 程序的运行结果为：

　　从运行结果可知， static_cast 与 dynamic_cast 在继承中进行类指针转换时是存在差异的；其中，

　　　　1. 相同点：当父类指针指向子类对象时，二者都可以将父类指针成功转换为子类指针；

　　　　2. 不同点：当父类指针指向父类对象时，

　　　　　　1） static_cast 转换：可以将父类指针成功转换为子类指针；

　　　　　　2）dynamic_cast 转换：父类指针不能够转换为子类指针；

　　对于 static_cast 与 dynamic_cast 的使用情况还可以查阅另一篇博客《 c++中的类型识别》中的如何实现动态类型这一节。

类型转换函数

1、转换构造函数

　　当构造函数只有1个参数 且 参数的类型是基本类型或者是其它类型时，就是转换构造函数。其作用是将其他类型转换为类类型；

　　编译器尽力尝试的结果是隐式类型转换，隐式类型转换是工程中bug的重要来源；

　　工程中通过explicit关键字杜绝隐式转换，转换构造函数被explicit修饰时只能进行显示转换；

　　转换方式

　　1. static_ cast<ClassName >(value)；

　　2. ClassName(value)；

　　3. (ClassName)value； //不推荐

　　在类型转换时调用转换构造函数。

转换构造函数之基本类型 -> 类类型

2、类型转换函数

　　c++ 中可以定义类型转换函数，其作用是将类类型转换为其它类型；其语法格式为：

1 // 类型转换函数语法格式
2 operator Type()
3 {
4      Type ret;
5 
6      // ...
7   
8      retuan Type;
9 }

　　编译器能够隐式的使用类型转换函数

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 class Test
 7 {
 8     int mValue;
 9 public:
10     Test(int i = 0)
11     {
12         mValue = i;
13     }
14     int value()
15     {
16         return mValue;
17     }
18     operator int ()
19     {
20         return mValue;
21     }
22 };
23 
24 int main()
25 {   
26     Test t(100);
27     int i = t;  // 隐式的使用类型转换函数 operator int ()
28     
29     cout << "t.value() = " << t.value() << endl;    // t.value() = 100
30     cout << "i = " << i << endl;    // i = 100
31     
32     return 0;
33 }

3、类型转换函数 VS 转换构造函数　

　　结论：

　　1. 类型转换函数与转换构造函数具有同等的地位；

　　2. 无法抑制隐式的类型转换函数调用，此时类型转换函数可能与转换构造函数冲突（类类型之间的转换）；

　　3. 在类型转换时调用类型转换函数、转换构造函数。

　　4. 工程中以Type toType()的公有成员代替类型转换函数；

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 class Test;
 7 
 8 class Value
 9 {
10 public:
11     Value()
12     {
13     }
14     explicit Value(Test& t)
15     {
16         cout << "explicit Value(Test& t)" << endl;
17     }
18 };
19 
20 class Test
21 {
22     int mValue;
23 public:
24     Test(int i = 0)
25     {
26         mValue = i;
27     }
28     int value()
29     {
30         return mValue;
31     }
32     operator Value()
33     {
34         Value ret;
35         cout << "operator Value()" << endl;
36         return ret;
37     }
38 };
39 
40 int main()
41 {   
42     Test t(100);
43     Value v1 = t;    // 隐式的调用类型转换函数 operator Value()
44     Value v2 = static_cast<Value>(t);    // 显示的调用转换构造函数 explicit Value(Test& t)
45     
46     return 0;
47 }
48 /*
49     运行结果：
50     operator Value()
51     explicit Value(Test& t)
52 */

// 类型转换函数与转换构造函数发生冲突的示意图