C++显性契约与隐性规则:类型转换
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关于类型转换,通常是隐式转换或者强制转换,C++ 提供了一些能够显式表示转换的运算符,能够更好的规避一些风险和错误
1.传统的类型转换
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
voidTest(){int i =1;// 隐式类型转换double d = i;printf("%d, %.2f\n", i, d);int* p =&i;// 显示的强制类型转换int address =(int)p;printf("%x, %d\n", p, address);}转换分为显式和隐式:
- 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
然而这两种转换的前提是逻辑相近:
- 基本类型间的转换(如
int↔double) - 继承层级中的转换(如子类→父类、父类→子类)
- 用户定义的转换(如
operator T()或带参数的构造函数)
string s; vector<int>=(vector<int>) s;这种转换就会失败,因为逻辑不相近
对于强制转换还有一种特殊易错的场景
intmain(){constint n =10;int* p =(int*)&n;(*p)++; string s; vector<int>=(vector<int>) s; cout << n << endl; cout <<*p << endl;return0;}无论是有点 C 语言基础的人,甚至是学完 C++ 的初学者,都很容易认为这里的输出结果是:n 为 11,*p 为 11。但是结果并非所愿,输出结果:n 为 10,*p 为 11
实际上这里涉及到存储规则的问题,因为 n 是 const 变量,那么会被识别为一个常变量,可能会是一个经常被使用的值,就把 n 存入寄存器,把频繁使用的变量的值暂存到寄存器中,这样在后续对该变量的读取操作中,就不需要每次都去内存中读取,直接从寄存器中获取即可,因为寄存器的读写速度比内存快很多
通常 cout 输出的值都是在内存里读取的,相比寄存器,内存读写速度较慢,但内存容量相对寄存器大很多,大多的代码都是存在这里的
因此这里输出的 n 是取自内存器,*p 取自内存
volatileconstint n =10;volatile 关键字表示该变量的值可能会在程序未明确指定的情况下被改变,编译器不会对其进行优化,即不会被存入寄存器,这样取到的 n 就是内存中及时更新的值
C 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
2.C++强制类型转换
2.1 static_cast
intmain(){double d =12.34;int a =static_cast<int>(d); cout << a << endl;return0;}static_cast 需要逻辑上的相近性
2.2 reinterpret_cast
intmain(){// 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);return0;}reinterpret_cast 几乎无类型限制,不要求类型相近,可强制转换任意指针或整数类型,但极其危险,可能导致:
- 违反别名规则(如通过
char*修改int) - 函数指针转换后调用,引发崩溃
- 平台依赖(如不同架构的指针大小不同)
2.3 const_cast
voidTest(){volatileconstint a =2;int* p =const_cast<int*>(&a);*p =3; cout << a << endl;}仅改变类型的 const / volatile 属性,这里用 reinterpret_cast 也不行的,因为 const 的转换是有风险的
2.4 dynamic_cast
classA{public:virtualvoidf(){}};classB:publicA{};voidfun(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;}intmain(){ A a; B b;fun(&a);fun(&b);return0;}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)
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
🔥值得注意的是: 必须是继承关系中的类,基类必须包含虚函数
3.RTTI
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dynamic_cast运算符decltype
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