《C++ 基础进阶：内存开辟规则、类型转换原理与 IO 流高效使用》
前引：在 C++ 编程中，内存管理是程序稳定性与性能的基石，而类型转换与 IO 流则是数据处理和交互的核心工具。栈与堆作为内存分配的两大核心区域，其开辟方式直接决定了变量的生命周期、访问效率及内存安全 —— 错误的分配策略可能导致内存泄漏、野指针或栈溢出等致命问题。与此同时，类型转换的合理性关乎类型系统的严谨性，不当转换易引发数据截断、逻辑错误；IO 流作为数据输入输出的桥梁，其正确使用则直接影响程序与外部设备（如控制台、文件）交互的可靠性！
目录
【一】内存完美开辟
（1）栈和堆的本质区别
（2）如何只在栈上开辟空间
（3）如何只在堆上开辟空间
【二】C++的四种类型转换
（1）static_cast
（2）reinterpret_cast
（3）const_cast
（4）dynamic_cast
【三】operator类型转换
（1）奇怪的现象
（2）类型转化的本质
【一】内存完美开辟
（1）栈和堆的本质区别
栈上开辟：比如一个函数、变量、数组等不需要明确的去malloc、new等申请动态空间
堆上开辟：需要手动去开辟指定大小的空间以及释放
| 特性 | 栈（Stack） | 堆（Heap） |
|---|---|---|
| 分配方式 | 编译器自动分配 / 释放 | 程序员手动分配（new）/ 释放（delete） |
| 生命周期 | 随作用域（如函数、代码块）结束而销毁 | 随delete调用而销毁（否则内存泄漏） |
| 大小限制 | 通常较小（如几 MB，由系统限制） | 较大（几乎等于系统可用内存） |
| 速度 | 极快（类似 “拿取 / 放回固定货架”） | 较慢（类似 “找空地放东西，还要记录位置”） |
| 使用场景 | 局部变量、函数参数等短期存在的变量 | 动态大小的数据（如数组长度运行时确定） |
（2）如何只在栈上开辟空间
栈上开辟不需要手动的去malloc、new动态内存，周期一般在该函数调用结束时自动销毁
我们知道动态开辟，比如C++的new形式开辟是调用operator new开辟堆空间的，因此解决如下：
禁用（私有）operator new这样用户就没法调用，那就只能在栈上开辟空间，实现如下：
template<class T>
class StackOnly
{
public:StackOnly(){ }private:// 将operator new设为私有，禁止堆分配void* operator new(size_t size);void operator delete(void* ptr);
};（3）如何只在堆上开辟空间
堆上调用是明确的调用new开辟空间，而栈每次是调用构造函数，因此我们禁用（私有）构造函数，只放new出来就可以完成只在堆上开辟空间，实现如下：
class HeapOnly
{
private:// 构造函数私有，禁止栈上创建（栈上创建需要调用构造函数）HeapOnly() {}public:// 静态函数：在堆上创建对象并返回指针static HeapOnly* create() {return new HeapOnly();}~HeapOnly() {delete this; // 释放当前对象}
};
这里为什么要用static静态修饰这个create函数？
简洁解释：若不用static修饰，这个函数就属于对象，就要调用构造函数。而用static修饰之后，这个函数就属于类本身，不需要创建对象就可以调用，就可以避免先有对象再调用函数
详细解释如下：
栈上创建对象时，需要直接调用构造函数（比如
HeapOnly obj;会触发构造函数）。但我们为了禁止栈上创建，把构造函数设为了private（外部无法直接调用）此时，如果
create不是静态函数：
- 非静态函数属于对象（需要先有一个
HeapOnly对象才能调用）。- 但构造函数私有，根本无法在外部创建第一个
HeapOnly对象，自然也无法调用非静态的create。而 静态成员函数属于 “类本身”，不需要先创建对象就能调用（可以直接通过
类名::函数名调用，比如HeapOnly::create()）。这样就能绕开 “必须先有对象才能调用函数” 的限制，在create内部用new（调用私有构造函数）创建堆上的对象
【二】C++的四种类型转换
介绍：在 C++ 中，类型转换是程序中常见的操作，为了使转换行为更清晰、更安全，C++ 提供了四种显式类型转换运算符（也称为 “转换的类模板”），分别是static_cast、dynamic_cast、const_cast和reinterpret_cast。它们各自有明确的适用场景和特性！
（1）static_cast
static_cast一般用于相近类型的转化
比如 int 和 double，：
int a = 10;double b = static_cast<double>(a);比如 char 和 long：
char c = 'c';long d = static_cast<long>(c);（2）reinterpret_cast
reinterpret_cast一般用于不相关类型转化
比如：int * 和 double *
int* c = &a;double* d = reinterpret_cast<double*> (c);比如：char* 和 double*
char* c = &c;double* d = reinterpret_cast<double*> (c);（3）const_cast
const_cast一般用于去掉const
例如：
int x = 10; // 本质是非const对象
const int* pc = &x; // const指针指向非const对象（仅限制通过该指针修改）// 需求：需要通过指针修改x的值
int* non_const_ptr = const_cast<int*>(pc); // 移除const（4）dynamic_cast
dynamic_cast一般用于继承上的父->子的转化
（父类的指针是可以指向子类的对象的->切片）
（子类的指针是不可以指向父类的对象的）
例如：
class A
{
public:virtual void f() {}int _x = 0;
};class B : public A
{
public:int _y = 0;
};void fun(A* pa)
{// pa是指向子类对象B的，转换可以成功，正常返回地址// pa是指向父类对象A的，转换失败，返回空指针B* pb = dynamic_cast<B*>(pa);if (pb){cout << "转换成功" << endl;pb->_x++;pb->_y++;}else{cout << "转换失败" << endl;}
}【三】operator类型转换
（1）奇怪的现象
例如现在有一个类：
class Func
{
public:int a = 10;operator bool(){return a;}
};
现在我们创建一个Func类类型的对象A，并进行赋值：
int main()
{Func A;bool pc = A;cout << pc << endl;return 0;
}问：一个对象怎么赋值给一个变量呢？
但是结果是可以的，我们看下面的运行结果：
（2）类型转化的本质
运算符重载的本质是重新定义运算符的行为，让自定义类型（类）能像内置类型（如
int、double）一样使用运算符
运算符选择：大部分 C++ 运算符都可重载（如
+、-、=、<<等），但少数不可重载（如.、::、sizeof、?:三目运算符）类型转换运算符（特殊的运算符重载）：
- 用于将类对象转换为其他类型（如
bool、int、double等）- 语法上没有显式的返回值类型（返回值类型由 “
operator 目标类型” 决定），也没有参数（因为是 “将当前对象转换为目标类型”）。- 示例：
operator int()表示 “将对象转换为int类型”，operator double()表示 “将对象转换为double类型”
