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带你弄明白c++的4种类型转换

article 2025/1/16 3:35:30

C语言中的类型转换

C++强制类型转换

static_cast

reinterpret_cast

const_cast

dynamic_cast

RTTI

常见面试题

这篇博客主要是帮助大家了解和学会使用C++中规定的四种类型转换。首先我们先回顾一下C语言中的类型转换。

C语言中的类型转换

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。

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。

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，转化成自己指定的类型。

注意点：

隐式类型转换只在类型相近时才能发生，如int和double等。

#include<iostream>

using namespace std;

int main()
{
	//隐式类型转换
	int a = 0;
	double b = 3.14;
	a = b;
	cout << "a:" << a << endl;

	//显示类型转换
	int* pa = &a;
	int c = (int)pa;
	cout << pa << endl;
	printf("%0X\n", c);  //打印出的都是a的地址。
	return 0;
}

缺陷：

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。

C++强制类型转换

标准C++为了加强类型转换的可视性，引入了四种命名的强制类型转换操作符：

static_cast、reinterpret_cast、const_cast、dynamic_cast

为什么C++需要四种类型转换：

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。

static_cast

static_cast用于非多态类型的转换（静态转换），编译器隐式执行的任何类型转换都可用static_cast，但它不能用于两个不相关的类型进行转换。

#include<iostream>
using namespace std;
void test_static_cast()
{
	double b = 3.1415926;

	int a = static_cast<int>(b);
	cout << a << endl;

	char arr[] = "thread 1";
	void* msg = arr;
	char* _msg = static_cast<char*>(msg);
	//int c = static_cast<int>(msg);错误使用
	cout << _msg << endl;
	return;
}
int main()
{
	test_static_cast();
	return 0;
}

reinterpret_cast

reinterpret_cast操作符通常为操作数的位模式提供较低层次的重新解释，用于将一种类型转换为另一种不同的类型。

void test_interpret_cast()
{
	//指针转整型
	int a = 0;
	int* pa = &a;
	a = reinterpret_cast<int>(pa);
	cout << a << endl;
	//
}
int main()
{
	test_interpret_cast();
	return 0;
}

const_cast

const_cast最常用的用途就是删除变量的const属性，方便赋值。

void test_const_cast()
{
	const int a = 3;
	int* pa = const_cast<int*>(&a);
	(*pa)++;
	cout << a << endl;   //3
	cout << (*pa) << endl;  //4
}
int main()
{
	test_const_cast();
	return 0;
}

这里出现了一个很神奇的现象，打印出来的a的值竟然与pa指向的值不一样。

说明：

代码中const_cast 取消了 &a 的const属性，因而我们可以通过pa指针修改a的值。
打印出的a的值与pa指向的值不一样是编译器优化的结果，因为编译器认为const修饰的a不会被修改，所以直接将a存储到了寄存器里面，当需要读取a时直接就从寄存器里读取了，而我们修改的是内存中a的值，通过指针读取的是内存里的a。
解决上面的问题需要用到volatile关键字，它能帮助我们保持内存的可见性，不让编译器进行这种优化。

使用volatile关键字进行修饰后：

dynamic_cast

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，即我们常说的切割/切片)

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)

注意点：

1. dynamic_cast只能用于父类含有虚函数的类，因为运行类型检查时需要运行时的类型信息，而这个信息是存储在虚函数表中的，所以父类需要含有虚函数。

父类没有虚函数会直接报错。

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

如果父类指针指向的是父类对象，进行向下转型时会直接返回空指针
如果父类指针指向的是子类对象，就转换成功。

class A
{
public:
    virtual void print()
    {
        cout << a << endl;
    }
private:
    int a = 1;
};
class B : public A
{
public:
    virtual void print()
    {
        cout << b << endl;
    }
private:
    int b = 2;
};
void test_dynamic_cast()
{
    A a;
    B b;
    A* pa = &a;    //父类指针指向父类对象
    A* pb = &b;    //父类指针指向子类对象
    B* pA = dynamic_cast<B*>(pa);   //转换失败
    B* pB = dynamic_cast<B*>(pb);   //转换成功
    cout << "pA:"<<pA << endl;
    cout << "pB:" << pB << endl;
}

int main()
{
    test_dynamic_cast();
    return 0;
}