【C++】告别“类型转换”踩坑，从基础到四种核心强制转换方式

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一、回顾C语言的类型转换

C语言的类型转换主要是隐式类型转换和强制类型转换：

• 隐式类型转换，是编译器在特定情况下自动进行的类型转换，通常发生在不同类型的表达式运算中。主要是整型之间、整型与浮点型之间、浮点型之间的转换。

int a = 1;
double b = 2.234;
a = b;

• 强制类型转换：是我们通过显式语法手动指定的类型转换，主要是整型和指针、指针和指针之间的转换。

int a = 1;
char* p = (char*)a;
int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));

但是，并非所有类型直接都能转换。例如double就无法转为指针类型。

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二、C++中的类型转换

1. 内置类型转为自定义类型

随着自定义类型的广泛使用，C++也支持了内置类型和自定义类型之间的相互转换：

• 内置类型转换为自定义类型，需要自定义类型的相关构造函数支持。非常好理解，用内置类型转换为自定义对象，就相当于构造一个自定义对象。

class A
{
public:
	A(int a)
		:a1(a)
		,a2(a)
	{ }

private:
	int a1;
	int a2;
};

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而当构造函数前加上关键字explicit，可以使这个构造函数不支持隐式类型转换。这就是之前我们学习智能指针时构造函数加了它的原因，我们不希望一个普通指针悄悄转换为智能指针。不过，还是支持强制类型转换的：

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2. 自定义类型转为内置类型

一个自定义类型对象想要转换为内置类型，需要内部重载operator()。这里不是常规的运算符重载，和仿函数中重载operator()的写法也不一样。它的用法是operator 类型(){...}（也可以加explicit修饰），转换的方式是函数体内自定义的，举个例子：

class A
{
public:
	A(int a)
		:a1(a)
		, a2(a)
	{
	}

	operator int()
	{
		return a1 + a2;
	}

private:
	int a1;
	int a2;
};

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智能指针中，关于向bool类型的转换，就是这样写的：

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3. 自定义类型之间的转换

自定义类型之间的转换，也是需要有相关的构造函数，很好理解，不再赘述。

4. 类型安全与C++的四种强制类型转换方式

4.1 什么是类型安全？

类型安全是指，编程语言在编译和运行时提供保护机制，避免非法的类型转换和操作，导致出现内存访问错误等，从而减少程序运行时的错误。

C语言不是类型安全的语言， 因为C语言允许隐式类型转换，一些特殊情况下就会导致越界访问的内存错误。不合理的使用强制类型转换也会导致问题，比如一个int*的指针强转成 double*的话，访问就会出现越界。 C++兼容C语言，也支持隐式类型转换和强制类型转换，它也不是类型安全的语言。因此，C++提出了四个显示强制类型转换 操作符static_cast / reinterpret_cast / const_cast / dynamic_cast，就是为了让类型转换相对而言更安全。

4.2 static_cast

static_cast用于两个意义相近的类型之间的转换，比如整型之间、整型和浮点型之间、普通类型和其引用类型之间等。

double a = 1.234;
int b = static_cast<int>(a);
float c = static_cast<float>(b);

int&& d = static_cast<int&&>(b);

4.3 reinterpret_cast

reinterpret_cast用于底层的类型转换，比如将一种类型的指针/引用直接转换为另一种类型。这种类型的转换后，对于内存的访问方式就会改变了，因此使用时需要很谨慎，自己要清楚明白使用后是否会出现问题。

int a = 1;
int* p1 = &a;
char* p2 = reinterpret_cast<char*>(p1);

4.4 const_cast

const_cast用于const对象向非const对象的转换，会去掉const属性，使用时同样需要谨慎。

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4.5 dynamic_cast

dynamic_cast主要用于多态类型之间的转换，尤其是用于基类指针/引用向派生类指针/引用的转换，因为派生类的指针/引用向基类指针/引用的转换是天然支持的（也就是切片）。 但是，它不是简单基类转换为派生类。一个基类的指针/引用，它可能指向的是一个基类的对象，也可能指向的是一个派生类对象的切片。而dynamic_cast只能作用在后者，只有这个基类指针/引用指向的是派生类对象的切片，才能完成转换。对于前者情况，就不能转换，如果是基类指针指向基类，转换失败返回nullptr，如果是基类引用指向基类，转换失败抛出bad_cast异常。

dynamic_cast还要求基类必须是多态类型，也就是必须有虚函数，因为它的运行时通过虚表中存储的type_info来判断一个基类指针/引用指向的是基类对象还是派生类对象。

class A 
{ 
public:
	virtual void func() 
	{} 
};

class B : public A 
{
};

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本篇完，感谢阅读