c++中的類型轉換

来源:https://www.cnblogs.com/nbk-zyc/archive/2020/03/01/12383810.html
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目錄 1. 隱式類型轉換 2. 顯示類型轉換/強制類型轉換（ static_cast、const_cast、reinterpret_cast、dynamic_cast） 3. 類型轉換函數、轉換構造函數 類型轉換可分為 隱式類型轉換（編譯器自動完成） 與 顯示類型轉換（強制類型轉換，需要自己操作）。 ...


目錄

　　1. 隱式類型轉換

　　2. 顯示類型轉換/強制類型轉換（ static_cast、const_cast、reinterpret_cast、dynamic_cast）

　　3. 類型轉換函數、轉換構造函數

 

　　類型轉換可分為 隱式類型轉換（編譯器自動完成） 與 顯示類型轉換（強制類型轉換，需要自己操作）。

隱式類型轉換　　

　　基本數據類型之間會進行隱式的類型安全轉換。其轉換規則如下：

　　

 　　我們用 1個案列來介紹這種隱式類型轉換規則，會有意想不到的結果發生....!!!

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 int main()
 7 {   
 8     short s = 'a';
 9     unsigned int ui = 1000;
10     int i = -2000;
11     double d = i;
12     
13     cout << "d = " << d << endl;
14     cout << "ui = " << ui << endl;
15     cout << "ui + i = " << ui + i << endl;
16     
17     if( (ui + i) > 0 )  // 變數i會進行隱式類型轉換 -> unsigned int  // ui + i > 0
18     {
19         cout << "Positive" << endl;
20     }
21     else
22     {
23         cout << "Negative" << endl;
24     }
25     
26     cout << "sizeof(s + 'b') = " << sizeof(s + 'b') << endl;    // 4 // s -> int  'b' -> int // sizeof(s + 'b') = sizeof(int) // 編譯器預設是int運算
27     
28     return 0;
29 }
30 /*
31     d = -2000
32     ui = 1000
33     ui + i = 4294966296
34     Positive
35     sizeof(s + 'b') = 4
36 */
基本類型的隱式類型轉換案列

　　在c++中，還有其它幾種隱式類型轉換（後續講解），那麼現在試想一下這幾個問題：

　　　　1. 基本類型 可以轉換為 類類型嗎？--- 可以，見轉換構造函數；

　　　　2. 類類型 可以轉換為 基本類型嗎？--- 可以，見類型轉換函數；

　　　　3. 類類型之間可以轉換嗎？--- 可以，見轉換構造函數 和 類型轉換函數；

　　註：這種隱式類型轉換不能夠抑制，並且也是bug的來源之一；

顯示類型轉換/強制類型轉

　　在介紹c++強制類型轉換前，我們可以回顧一下c語言中的強制類型轉換。c語言中的強制類型轉換十分簡單、粗暴，即 (Type)(Expression)；或者 Type(Expression)；但是，這種簡單的強制類型轉換引發了很多問題，可歸納為如下2點：

　　1. 任意類型之間都可以進行轉換，編譯器很難判斷其正確性（過於粗暴）；

　　2. 在源碼中無法快速定位所有使用強制類型轉換的語句（很難定位）；

所以，基於這2點考慮，在c++中引入了新式類型轉換（ static_cast、const_cast、reinterpret_cast、dynamic_cast），其使用方法可歸納為 xxx_cast<Type>(Expression) 。

1、static_cast

　　1. 用於 基本類型間的轉換

　　2. 不能用於基本類型指針間的轉換

　　3. 用於有繼承關係類對象之間的轉換和類指針之間的轉換

　　4. 用於 其它類型（基本類型和類類型） 向 類類型之間的轉換；static_cast<類類型>(其它類型)，見轉換構造函數。

2、 const_cast

　　1. 用於去除變數的只讀屬性

　　2. 強制轉換的目標類型必須是指針或引用

3、 reinterpret_cast

　　1. 用於指針類型間的強制轉換

　　2. 用於整數和指針類型間的強制轉換

4、 dynamic_cast

　　1. 用於有繼承關係的類指針（引用）間的轉換

　　2. 用於有交叉關係的類指針（引用）間的轉換

　　3. 相關類（基類）中必須有虛函數的支持

　　4. 具有類型檢查的功能，但類型轉換的結果只可能在運行階段得到；

　　指針轉換：

　　　　轉換成功：得到目標類型的指針；

　　　　轉換失敗：得到一個空指針；

　　引用轉換：　

　　　　轉換成功：得到目標類型的引用；

　　　　轉換失敗：得到一個異常操作的信息；

　　dynamic_cast 轉換時錯誤提示：

　　　　1. 不能將父類指針 直接 轉換為 子類指針

　　　　　　

　　　　　　  

 　　　　2. 在 父類中沒有虛函數，不能發生多態 polymorphic

　　　　　　

 　　　　　　

 1 #include <stdio.h>
 2 
 3 void static_cast_demo()
 4 {
 5     int i = 0x12345;
 6     char c = 'c';
 7     int* pi = &i;
 8     char* pc = &c;
 9     
10     c = static_cast<char>(i);
11     pc = static_cast<char*>(pi);    // error static_cast 不能用於基本類型指針之間 的轉換
12 }
13 
14 void const_cast_demo()
15 {
16     const int& j = 1;
17     int& k = const_cast<int&>(j);
18     
19     const int x = 2;
20     int& y = const_cast<int&>(x);
21     
22     int z = const_cast<int>(x);     // error const_cast 強制轉換的目標類型必須是指針或引用類型
23     
24     k = 5;
25     
26     printf("k = %d\n", k);  // 5
27     printf("j = %d\n", j);  // 5
28     
29     y = 8;
30     
31     printf("x = %d\n", x);  // 2
32     printf("y = %d\n", y);  // 8
33     printf("&x = %p\n", &x);// 0x7fffd40b84e8
34     printf("&y = %p\n", &y);// 0x7fffd40b84e8
35 }
36 
37 void reinterpret_cast_demo()
38 {
39     int i = 0;
40     char c = 'c';
41     int* pi = &i;
42     char* pc = &c;
43     
44     pc = reinterpret_cast<char*>(pi);
45     pi = reinterpret_cast<int*>(pc);
46     pi = reinterpret_cast<int*>(i);
47     c = reinterpret_cast<char>(i);  // error reinterpret_cast 適用於指針類型之間的轉換  和 整型與指針類型之間的轉換
48 }
49 
50 void dynamic_cast_demo()
51 {
52     int i = 0;
53     int* pi = &i;
54     char* pc = dynamic_cast<char*>(pi); // error
55 }
56 
57 int main()
58 {
59     static_cast_demo();
60     const_cast_demo();
61     reinterpret_cast_demo();
62     dynamic_cast_demo();
63     
64     return 0;
65 }
static_cast、const_cast、reinterpret_cast、dynamic_cast 初體驗

 

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 class Base
 7 {
 8 public:
 9     Base()
10     {
11         cout << "Base::Base()" << endl;
12     }
13     
14     virtual ~Base()
15     {
16         cout << "Base::~Base()" << endl;
17     }
18 };
19 
20 class Derived : public Base
21 {
22 public:
23     Derived()
24     {
25         cout << "Derived::Derived()" << endl;
26     }
27     
28     void func()
29     {
30         cout << "Derived::func()" << endl;
31     }
32     
33     virtual ~Derived()
34     {
35         cout << "Derived::~Derived()" << endl;
36     }
37 };
38 
39 void test1()
40 {
41     Base* bp = new Derived();
42     
43     Derived *dp = dynamic_cast<Derived*>(bp);   // 當父類指針指向的是子類對象，轉換成功
44     //Derived *dp = static_cast<Derived*>(bp);  // 當父類指針指向的是子類對象，轉換成功
45     if( dp != NULL )
46     {
47         cout << "dp = " << dp << endl;
48         dp->func();
49     }
50     else
51     {
52         cout << "Cast error!" << endl;
53     }
54     
55     delete bp;
56 }
57 
58 void test2()
59 {
60     Base* bp = new Base();
61     
62     Derived *dp = dynamic_cast<Derived*>(bp);   // 轉化失敗，不能將父類指針對象轉換為子類指針對象
63     //Derived *dp = static_cast<Derived*>(bp);     // 轉換成功，可以將父類指針對象轉換為子類指針對象
64     if( dp != NULL )
65     {
66         cout << "dp = " << dp << endl;
67         dp->func();
68     }
69     else
70     {
71         cout << "Cast error!" << endl;
72     }
73     
74     delete bp;
75 }
76 
77 int main()
78 {
79     test1();
80     
81     cout << "-----------------------" << endl;
82     
83     test2();
84 
85     return 0;
86 }
static_cast 與 dynamic_cast 測試案列

　　通過 《 static_cast 與 dynamic_cast 測試案列 》可知，當使用 dynamic_cast 強制類型轉換時，即 Derived *dp = dynamic_cast<Derived*>(bp); 程式的運行結果為：

　　        

 　　當使用 static_cast 強制類型轉換時，即 Derived *dp = static_cast<Derived*>(bp); 程式的運行結果為：

　　       

　　從運行結果可知， static_cast 與 dynamic_cast 在繼承中進行類指針轉換時是存在差異的；其中，

　　　　1. 相同點：當父類指針 指向 子類對象時，二者都可以將父類指針 成功轉換為 子類指針；

　　　　　　

 　　　　2. 不同點：當父類指針 指向 父類對象時，

　　　　　　1） static_cast 轉換：可以將父類指針 成功轉換為 子類指針；

　　　　　　2）dynamic_cast 轉換：父類指針 不能夠轉換為  子類指針；

　　　　　　 

類型轉換函數

1、轉換構造函數

　　當構造函數只有1個參數 且 參數的類型是基本類型 或者是 其它類型時，就是轉換構造函數。其作用是將其他類型 轉換為 類類型；

　　編譯器儘力嘗試的結果是隱式類型轉換，隱式類型轉換是工程中bug的重要來源；

　　工程中通過explicit關鍵字杜絕隱式轉換，轉換構造函數被explicit修飾時只能進行顯示轉換；

　　轉換方式

　　1. static_ cast<ClassName >(value)；

　　2. ClassName(value)；

　　3. (ClassName)value； //不推薦

　　在類型轉換時調用轉換構造函數。

         

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 class Test
 7 {
 8     int mValue;
 9 public:
10     Test()
11     {
12         mValue = 0;
13     }
14     
15     explicit Test(int i)
16     {
17         mValue = i;
18     }
19     
20     Test operator + (const Test& p)
21     {
22         Test ret(mValue + p.mValue);
23         
24         return ret;
25     }
26     
27     int value()
28     {
29         return mValue;
30     }
31 };
32 
33 int main()
34 {   
35     Test t;
36     Test r;
37     
38     // 隱式類型轉換 不加explicit關鍵字
39     //t = 5;        // t = Test(5);
40     //r = t + 10;   // r = t + Test(10);
41     
42     t = static_cast<Test>(5);    // t = Test(5);    
43     r = t + static_cast<Test>(10);   // r = t + Test(10);
44     
45     cout << r.value() << endl;  // 15
46     
47     return 0;
48 }
轉換構造函數之 基本類型 -> 類類型

 2、類型轉換函數

 　　c++ 中可以定義類型轉換函數，其作用是將 類類型 轉換為 其它類型；其語法格式為：

1 // 類型轉換函數語法格式
2 operator Type()
3 {
4      Type ret;
5 
6      // ...
7   
8      retuan Type;
9 }

　　編譯器能夠隱式的使用類型轉換函數

　

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 class Test
 7 {
 8     int mValue;
 9 public:
10     Test(int i = 0)
11     {
12         mValue = i;
13     }
14     int value()
15     {
16         return mValue;
17     }
18     operator int ()
19     {
20         return mValue;
21     }
22 };
23 
24 int main()
25 {   
26     Test t(100);
27     int i = t;  // 隱式的使用類型轉換函數 operator int ()
28     
29     cout << "t.value() = " << t.value() << endl;    // t.value() = 100
30     cout << "i = " << i << endl;    // i = 100
31     
32     return 0;
33 }
類型轉換函數之 類類型 -> 基本類型

3、類型轉換函數  VS  轉換構造函數　

　　結論：

　　1. 類型轉換函數 與 轉換構造函數 具有同等的地位；

　　2. 無法抑制隱式的類型轉換函數調用，此時 類型轉換函數可能與轉換構造函數衝突（類類型之間的轉換）；

　　3. 在類型轉換時 調用類型轉換函數 、轉換構造函數。

　　4. 工程中以Type toType()的公有成員 代替 類型轉換函數；

　　　　

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 class Test;
 7 
 8 class Value
 9 {
10 public:
11     Value()
12     {
13     }
14     explicit Value(Test& t)
15     {
16         cout << "explicit Value(Test& t)" << endl;
17     }
18 };
19 
20 class Test
21 {
22     int mValue;
23 public:
24     Test(int i = 0)
25     {
26         mValue = i;
27     }
28     int value()
29     {
30         return mValue;
31     }
32     operator Value()
33     {
34         Value ret;
35         cout << "operator Value()" << endl;
36         return ret;
37     }
38 };
39 
40 int main()
41 {   
42     Test t(100);
43     Value v1 = t;    // 隱式的調用類型轉換函數 operator Value()
44     Value v2 = static_cast<Value>(t);    // 顯示的調用轉換構造函數 explicit Value(Test& t)
45     
46     return 0;
47 }
48 /*
49     運行結果：
50     operator Value()
51     explicit Value(Test& t)
52 */
類類型之間的相互轉換

      //  類型轉換函數與轉換構造函數發生衝突   的示意圖    

 　　        

 


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