C++类型转换
原：https://www.cnblogs.com/luntai/p/5879026.html
类型转换机制可以分为:隐式类型转换 和 显示类型转换(强制类型转换)
C中的类型转换:
事情要从头说起,这个头就是C语言.我们已经习惯了使用C-like类型转换,因为它强大而且简单.
主要有一下两种形式:
- (new-type) expression
- new-type (expression)
C艹中的类型转换:
隐式类型转换比较常见,在混合类型表达式中经常发生.比如在表达式中存在short和int,那么就过会发生整型提升.四种强制类型转换操作符：static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast。
1. static_cast与dynamic_cast:
把这两个放在一起比较容易记忆,"一静一动".从字面上也可以看出,前者提供的是编译时期的静态类型检测,后者提供的是
运行时检测.
- static_cast： 1）完成基础数据类型，2）同一个继承体系中类型的转换 3）任意类型与空指针类型void*之间的转换。
- dynamic_cast：使用多态的场景，增加了一层对真实调用对象类型的检查
char c = 65;
int *p = (int *)&c;
cout<<(char)*p<<endl;//'A'
*p = 5;
int *q = static_cast<int *>(&c); //编译报错:error: invalid static_cast from type ‘char*’ to type ‘int*’
在上面的例子中,Clike可以运行,然而修改过的*p如果使用,运行结果将会出现错误,而使用static_cast可以将错误在编译时期检查出,.
在不同继承体系的自定义类型中:
class A
{
public:
A(){}
~A(){}
private:
int i, j;
};
class C
{
public:
C(){}
~C(){}
void printC()
{
std::cout <<"call printC() in class C" <<std::endl;
}
private:
char c1, c2;
};
A *ptrA = new A();
C *ptrC = (C *)(ptrA);
ptrC->printC(); //"call printC() in class C"
//ptrC = static_cast<C*>(ptrA); //编译报错:error: invalid static_cast from type 'A*’ to type C*’
上面A C是两个无关的类,然而使用Clike可以实现这种类型的强制转换,这是十分危险的! 使用static_cast可以将这种潜在的危险在编译器找出来.
在同一继承体系中:
upcast(向上转换即子类转成父类):没有问题.因为父类的行为都包含在子类中;
downcast(向下转换):有可能会出现问题,编译时可能不会发现.
一个类的行为和自身的类型相关.也就是一个A类型的指针总会优先调用自己A类内的函数,当然发生继承中的重写(虚继承等)例外.
#include <iostream>
#include <cstdio>
using namespace std;
class A
{
public:
A():i(1), j(1){}
~A(){}
void printA()
{
std::cout <<"call printA() in class A" <<std::endl;
}
void printSum()
{
std::cout <<"sum = " <<i+j <<std::endl;
}
private:
int i, j;
};
class B : public A
{
public:
B():a(2), b(2) {}
~B(){}
void printB()
{
std::cout <<"call printB() in class B" <<std::endl;
}
void printSum()
{
std::cout <<"sum = " <<a+b <<std::endl;
}
void Add()
{
a++;
b++;
}
private:
double a, b;
};
int main()
{
B *ptrB = new B;
ptrB -> printSum();
A *ptrA = static_cast<B *>(ptrB);
ptrA -> printA();
ptrA -> printSum();
//打印结果：sum = 2
//在进行upcast的时候，指针指向的对象的行为与指针的类型相关。
ptrA = new A;
ptrB = static_cast<B *>(ptrA);
ptrB -> printB();
ptrB -> printSum();
//打印结果：sum = 0
//在进行downcast的时候，其行为是“undefined”。
B b;
B &rB = b;
rB.printSum();
//打印结果: sum = 4
A &rA = static_cast<A &>(b);
rA.printA();
rA.printSum();
//打印结果: sum = 2
//在进行upcast的时候,指针指向的对象的行为与引用类型相关.
A a;
A &rA1 = a;
rA.printSum();
B &rB1 = static_cast<B &>(a);
rB1.printB();
//打印结果：sum = 4
rB1.printSum();
//打印结果 :sum = 1.45863e-316
//在进行downcast的时候，其行为是“undefined”。
return 0;
}
这里其实很明显,在downcast转换的时候,会出现一些跟指针或者引用类型相关的函数调用,但是因为指针或者引用(父类)
没有定义这些行为,因为调用到了这些行为导致出现了未定义的行为.
明显解决这个问题的办法就是,虚函数!如果声明A类中的printSum未 虚函数,那么子类B就会有一个虚表,虚表中的第一个函数就是printSum函数其实是
B类的该函数.所以,A类指针调用该函数就会调用B类中的该函数 显示结果sum= 4. 在未定义之前sum = 2(A类中的该函数).
PS:引用类型必须被初始化,这是引用和指针类型的重要区别.
总之,就是尽可能不要使用downcast也就是 使用子类的指针指向父类.
感觉这里又不得不说,c++内存对象的对齐方式.所以 ,在另外一篇blog<c++内存的对齐方式>中理清楚这些问题.
dynamic_cast
1.dynamic_cast是在运行时检查的，用于在集成体系中进行安全的向下转换downcast(当然也可以向上转换，但没必要，因为可以用虚函数实现)
即：基类指针/引用 -> 派生类指针/引用
如果源和目标没有继承/被继承关系，编译器会报错！
2.dynamic_cast是4个转换中唯一的RTTI操作符，提供运行时类型检查。
3.dynamic_cast不是强制转换，而是带有某种”咨询“性质的，如果不能转换，返回NULL。这是强制转换做不到的。
4.源类中必须要有虚函数，保证多态，才能使用dynamic_cast<source>(expression)
static_cast
用法：static_cast < type-id > ( expression )
该运算符把expression转换为type-id类型，在编译时使用类型信息执行转换，在转换执行必要的检测（指针越界，类型检查），其操作数相对是安全的。
但没有运行时类型检查来保证转换的安全性。
reinterpret_cast
仅仅是复制n1的比特位到d_r, 没有进行必要的分析.interpret_cast是为了映射到一个完全不同类型\
的意思，这个关键词在我们需要把类型映射回原有类型时用到它。我们映射到的类型仅仅是为了故弄\
玄虚和其他目的，这是所有映射中最危险的。(这句话是C++编程思想中的原话
const_cast
去除const常量属性，使其可以修改
and
volatile属性的转换 易变类型<->不同类型.
Code：
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <string>
using namespace std;
class A {
public:
A(){};
int m_a;
};
class B {
public:
int m_b;
};
class C : public A, public B {};
int main()
{
const A a;
//a.num = 1;
const_cast<A&>(a).m_a = 2;
//a.num = 3;编译不能通过，说明const_cast只能转换一次，不是永久脱离原有const属性
cout<<a.m_a<<endl;
int n = 9;
double d_s = static_cast<double>(n);
double d_r = reinterpret_cast<double&>(n);
cout<<d_r<<endl;//4.24399e-314
//在进行计算以后, d_r包含无用值. 这是因为 reinterpret_cast\
仅仅是复制n1的比特位到d_r, 没有进行必要的分析.interpret_cast是为了映射到一个完全不同类型\
的意思，这个关键词在我们需要把类型映射回原有类型时用到它。我们映射到的类型仅仅是为了故弄\
玄虚和其他目的，这是所有映射中最危险的。(这句话是C++编程思想中的原话
C c;
printf("%p, %p, %p\n", &c, reinterpret_cast<B*>(&c), static_cast <B*>(&c));
//前两个的输出值是相同的，最后一个则会在原基础上偏移4个字节，这是因为static_cast计算了父子类指针转换的偏移量，\
并将之转换到正确的地址（c里面有m_a,m_b，转换为B*指针后指到m_b处），而reinterpret_cast却不会做这一层转换\
因此, 你需要谨慎使用 reinterpret_cast.
return 0;
}
#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <cstdio>
using namespace std;
class A{
public:
virtual void foo(){
cout<<"A foo"<<endl;
}
//虚函数的出现会带来动态机制 Class A 至少要有一个虚函数
void pp(){
cout<<"A pp"<<endl;
}
};
class B: public A{
public:
void foo(){
cout<<"B foo"<<endl;
}
void pp(){
cout<<"B PP"<<endl;
}
void functionB(){
cout<<"Excute FunctionB!"<<endl;
}
};
int main()
{
B b;
A *pa = &b;
pa->foo();
pa->pp();
//基类指针可以指向派生类，但是只能调用基类和派生类都存在的成员，也就是说不能调用派生类中新增的成员！
//pa->FunctionB();//error: 'class A' has no member named 'FunctionB'
if(dynamic_cast<B*>(pa) == NULL){
cout<<"NULL"<<endl;
}else{
cout<<typeid((dynamic_cast<B*>(pa))).name()<<endl;
dynamic_cast<B*>(pa)->foo();
dynamic_cast<B*>(pa)->pp();
dynamic_cast<B*>(pa)->functionB();
}
A aa;
//B *pb = &aa;派生类不能指向基类
B *pbNull = NULL;
pbNull->functionB();//fine
pbNull->pp();//fine
//pbNull->functionB(); crash！foo调用了虚函数，编译器需要根据对象的虚函数指针查找虚函数表，但为空，crash!
return 0;
}
