C++ 类型转换

在C＋＋中，进行算术运算前通常需要对操作数进行类型转换，特别是对两个类型不同的操作数，往往要把它们转换成相同类型。算术运算的结果类型与转换后的操作数类型相同。

       C＋＋的类型转化方式有两种：隐式转换和显式转换。隐式转换由编译程序按照某种预定的规则进行自动转换；显式转换由写程序的人在程序中用类型转换操作符明确地指出转换。

       当操作数的类型为算术类型或者枚举类型时，在进行算术运算前，编译程序将按照常规算术转换规则（usual arithmetic conversion）自动进行操作数类型转换，其转换规则如下：

a)       如果其中一个操作数类型为long double，则另一个转换成long double。

b)      否则，如果其中一个操作数的类型为double，则另一个转换成double。

c)      否则，如果其中一个操作数的类型为float，则另一个转换成float。

d)      否则，先对操作数进行整型类型提升转换（integral promotion），如果转换后操作数的类型不一致，则按（e）以后的类型再进行转换。整型提升转换规则是：

¨         对于char、signed char、unsigned char、short int、unsigned short int类型，如果int型能够表示它们的值，则这些类型转换成int，否则这些类型转换成unsigned int。

¨         bool型转换成int型，false为0，true为1。

¨         wchar_t和枚举类型转换成下列类型中第一个能表示其所有值的类型：int、unsigned int、long int、unsigned long int。

e)       如果其中一个操作数类型为unsigned long int，则另一个转换成unsigned long int。

f)       否则，如果一个操作数类型为long int，另一个操作数类型为unsigned int，那么如果long int能够表示unsigned int的所有值，则unsigned int转换成long int，否则两个操作数都转换成unsigned long int。

g)      否则，如果一个操作数类型为long int，则另一个操作数转换成long int。

h)      否则，如果一个操作数类型为unsigned int，则另一个操作数转换成unsigned int。

注：如果（h）仍不满足，则根据（d）的整型提升规则可知，两个操作数都已是int型了。

       隐式类型转换有时不能满足要求，而需要在程序中显式指出转换，即进行显式转换。显式转换又称强制类型转换，可以用强制类型转换操作符来实现，其格式为：

              <类型名>(<操作数>)   

或          

(<类型名>)<操作数>

注：

¨         从表示范围大的类型强制转换到表示范围小的类型，有时会丢失精度

 

【知识点】reinterpret_cast

　　reinterpret_cast是C++里的强制类型转换符。

　　操作符修改了操作数类型,但仅仅是重新解释了给出的对象的比特模型而没有进行二进制转换。

　　例如：int *n= new int ;

　　double *d=reinterpret_cast<double*> (n);

　　在进行计算以后, d 包含无用值. 这是因为 reinterpret_cast 仅仅是复制 n 的比特位到 d, 没有进行必要的分析。

　　因此, 需要谨慎使用 reinterpret_cast.

　　并且：reinterpret_cast 只能在指针之间转换。

　　== ===========================================

　　== static_cast .vs. reinterpret_cast

　　== ================================================

　　reinterpret_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)

　　static_cast 和 reinterpret_cast 操作符修改了操作数类型。它们不是互逆的； static_cast 在编译时使用类型信息执行转换，在转换执行必要的检测(诸如指针越界计算, 类型检查). 其操作数相对是安全的。另一方面；reinterpret_cast 仅仅是重新解释了给出的对象的比特模型而没有进行二进制转换， 例子如下：

　　int n=9; double d=static_cast < double > (n);

　　上面的例子中, 我们将一个变量从 int 转换到 double。 这些类型的二进制表达式是不同的。 要将整数 9 转换到双精度整数 9，static_cast 需要正确地为双精度整数 d 补足比特位。其结果为 9.0。而reinterpret_cast 的行为却不同:

　　int n=9;

　　double d=reinterpret_cast<double & > (n);

　　这次, 结果有所不同. 在进行计算以后, d 包含无用值. 这是因为 reinterpret_cast 仅仅是复制 n 的比特位到 d, 没有进行必要的分析.

　　因此, 你需要谨慎使用 reinterpret_cast.

【知识点】dynamic_cast

　　用法：dynamic_cast < type-id > ( expression )

　　该运算符把expression转换成type-id类型的对象。Type-id必须是类的指针、类的引用或者void *；

　　如果type-id是类指针类型，那么expression也必须是一个指针，如果type-id是一个引用，那么expression也必须是一个引用。

　　dynamic_cast主要用于类层次间的上行转换和下行转换，还可以用于类之间的交叉转换。

　　在类层次间进行上行转换时，dynamic_cast和static_cast的效果是一样的；

　　在进行下行转换时，dynamic_cast具有类型检查的功能，比static_cast更安全。

　　class B{

　　public:

　　int m_iNum;

　　virtual void foo();

　　};

　　class D:public B{

　　public:

　　char *m_szName[100];

　　};

　　void func(B *pb){

　　D *pd1 = static_cast<D *>(pb);

　　D *pd2 = dynamic_cast<D *>(pb);

　　}

　　在上面的代码段中，如果pb指向一个D类型的对象，pd1和pd2是一样的，并且对这两个指针执行D类型的任何操作都是安全的；

　　但是，如果pb指向的是一个B类型的对象，那么pd1将是一个指向该对象的指针，对它进行D类型的操作将是不安全的（如访问m_szName），

　　而pd2将是一个空指针。

　　另外要注意：B要有虚函数，否则会编译出错；static_cast则没有这个限制。

　　这是由于运行时类型检查需要运行时类型信息，而这个信息存储在类的虚函数表（

　　关于虚函数表的概念，详细可见<Inside c++ object model>）中，只有定义了虚函数的类才有虚函数表，

　　没有定义虚函数的类是没有虚函数表的。

　　另外，dynamic_cast还支持交叉转换（cross cast）。如下代码所示。

　　class A{

　　public:

　　int m_iNum;

　　virtual void f(){}

　　};

　　class B:public A{

　　};

　　class D:public A{

　　};

　　void foo(){

　　B *pb = new B;

　　pb->m_iNum = 100;

　　D *pd1 = static_cast<D *>(pb); //compile error

　　D *pd2 = dynamic_cast<D *>(pb); //pd2 is NULL

　　delete pb;

　　}

　　在函数foo中，使用static_cast进行转换是不被允许的，将在编译时出错；而使用 dynamic_cast的转换则是允许的，结果是空指针。

 

【知识点】const_cast

　　用法：const_cast<type_id> (expression)

　　该运算符用来修改类型的const或volatile属性。除了const 或volatile修饰之外， type_id和expression的类型是一样的。

　　常量指针被转化成非常量指针，并且仍然指向原来的对象；

　　常量引用被转换成非常量引用，并且仍然指向原来的对象；常量对象被转换成非常量对象。

　　Voiatile和const类试。举如下一例：

　　class B{

　　public:

　　int m_iNum;

　　}

　　void foo(){

　　const B b1;

　　b1.m_iNum = 100; //comile error

　　B b2 = const_cast<B>(b1);

　　b2. m_iNum = 200; //fine

　　}

　　上面的代码编译时会报错，因为b1是一个常量对象，不能对它进行改变；

　　使用const_cast把它转换成一个常量对象，就可以对它的数据成员任意改变。注意：b1和b2是两个不同的对象。

【知识点】static_cast

　　用法：static_cast < type-id > ( expression )

　　该运算符把expression转换为type-id类型，但没有运行时类型检查来保证转换的安全性。它主要有如下几种用法：

　　①用于类层次结构中基类和子类之间指针或引用的转换。

　　进行上行转换（把子类的指针或引用转换成基类表示）是安全的；

　　进行下行转换（把基类指针或引用转换成子类表示）时，由于没有动态类型检查，所以是不安全的。

　　②用于基本数据类型之间的转换，如把int转换成char，把int转换成enum。这种转换的安全性也要开发人员来保证。

　　③把空指针转换成目标类型的空指针。

　　④把任何类型的表达式转换成void类型。

　　注意：static_cast不能转换掉expression的const、volitale、或者__unaligned属性。

　　C++中static_cast和reinterpret_cast的区别

　　C++primer第五章里写了编译器隐式执行任何类型转换都可由static_cast显示完成;reinterpret_cast通常为操作数的位模式提供较低层的重新解释

　　1、C++中的static_cast执行非多态的转换，用于代替C中通常的转换操作。因此，被做为隐式类型转换使用。比如：

　　int i;

　　float f = 166.7f;

　　i = static_cast<int>(f);

　　此时结果，i的值为166。

　　2、C++中的reinterpret_cast主要是将数据从一种类型的转换为另一种类型。所谓“通常为操作数的位模式提供较低层的重新解释”也就是说将数据以二进制存在形式的重新解释。比如：

　　int i;

　　char *p = "This is a example.";

　　i = reinterpret_cast<int>(p);

　　此时结果，i与p的值是完全相同的。reinterpret_cast的作用是说将指针p的值以二进制（位模式）的方式被解释为整型，并赋给i，一个明显的现象是在转换前后没有数位损失。