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C++ 类型转换

news 2025/7/12 0:08:28

一、C语言中的类型转化

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。

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

char a = 10, b = 20;
int c = a + b;  // a和b先提升为int再相加

void foo(double d);
foo(10);  // 10被转换为double类型

int x = 3.14;  // x = 3（小数部分被截断）

int* p = &i;
// 显示的强制类型转换
int address = (int) p;

缺点：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。

二、C++中的类型转化

1.隐式类型转换

与C语言类似，编译器自动完成，但C++的隐式转换规则更严格，尤其在面向对象编程中。

1. 基本类型的隐式转换

遵循C语言的算术提升规则（如 char → int → double）。

类类型可以通过构造函数或类型转换运算符隐式转换：

class MyInt {
public:
    MyInt(int x) {}  // 允许从int隐式转换为MyInt
};
MyInt a = 5;  // 隐式调用构造函数

2. 派生类到基类的转换

在继承体系中，派生类对象可以隐式转换为基类指针或引用（会切片）：

class Base {};
class Derived : public Base {};
Derived d;
Base* pb = &d;  // 隐式向上转换（Upcasting）

2.显式类型转换（强制转换）

C++提供了四种类型安全的强制转换操作符，取代C风格的强制转换（(type)value），以增强代码可读性和安全性。

1. `static_cast`

用途：用于明确定义的、编译时已知的类型转换。

示例：

int main()
{
  double d = 12.34;
  int a = static_cast<int>(d);
  cout<<a<<endl;
  return 0;
}

限制：
- 不能用于无关类型（如指针和整数之间）。
- 无法去除 const 或 volatile 属性。

2. `dynamic_cast`

用途：
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)。

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只能用于父类含有虚函数的类。
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：

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;
}

3. `const_cast`

用途：添加或移除 const 属性，常用于删除const属性。

示例：

void Test ()
{
  const int a = 2;
  int* p = const_cast<int*>(&a );
  *p = 3;
  cout<< a <<endl;
}

4. `reinterpret_cast`

用途：低层次的类型重新解释（如指针与整数之间的转换），不进行类型检查，用于将一种类型转换为另一种不同的类型。

示例：

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;
}

风险：可能导致未定义行为，应尽量避免使用。

三、运行时类型识别（RTTI）

我们每个人都有一个身份证，身份证上记录了这个人的姓名、出生日期、性别等信息。在C++中，每个对象也有一个“身份证”，这个“身份证”记录了对象的类型信息。RTTI就像是读取身份证信息的工具，它允许我们在程序运行时查看对象的类型。

1.`typeid`操作符

typeid操作符就像是你查看某个人的身份证，它会返回一个type_info对象，这个对象包含了类型的信息。

#include <iostream>
#include <typeinfo>

class Base {
public:
    virtual ~Base() {}
};

class Derived : public Base {};

int main() {
    Base* basePtr = new Derived();

    std::cout << "Type of basePtr: " << typeid(*basePtr).name() << std::endl;

    delete basePtr;
    return 0;
}

在这个例子中，typeid(*basePtr)会返回一个type_info对象，表示basePtr指向的对象的实际类型。注意，为了使typeid能够正确工作，基类通常需要至少有一个虚函数（即多态类型）。

2.`dynamic_cast`操作符

dynamic_cast操作符就像是在不同类型的证件之间进行安全转换。它主要用于将基类指针或引用转换为派生类指针或引用，并且只有在转换是安全的情况下才会成功。

#include <iostream>

class Base {
public:
    virtual ~Base() {}
};

class Derived : public Base {
public:
    void derivedFunction() {
        std::cout << "Derived function called." << std::endl;
    }
};

int main() {
    Base* basePtr = new Derived();

    Derived* derivedPtr = dynamic_cast<Derived*>(basePtr);
    if (derivedPtr) {
        derivedPtr->derivedFunction();
    } else {
        std::cout << "Conversion failed." << std::endl;
    }

    delete basePtr;
    return 0;
}

在这个例子中，dynamic_cast尝试将basePtr转换为Derived*。如果basePtr实际上指向一个Derived对象，转换会成功，否则会返回nullptr。