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适合具备 C 语言基础的 C++ 教程(八)
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适合具备 C 语言基础的 C++ 教程(八)
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发布时间: 2021-03-08
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阅读: 371
# 前言 在前一则教程中,我们阐述了多态的相关概念,其中就包括实现多态所必须的**虚函数**,以及使用多态这个性质时一些限制的内容,本节教程将着重讲解 `C++`中的类型转换问题,其中就包括:`dynamic_cast`、`static_cast`、`reinterpret_cast`以及`const_cast`。 ## C语言的类型转换 ### 隐式类型转换 我们在使用`C`语言进行编程的时候,时常会涉及到类型转换的问题,我们首先就隐式的类型转换进行阐述,话不多说,我们来看一段代码: ```cpp #include
int main(int argc, char **argv) { double d = 100.1; int i = d; // double to int char *str = "100ask.taobao.com"; int *p = str; // char * to int * printf("i=%d, str=0x%x, p=0x%x\n", i, str, p); return 0; } ``` 单就上述的代码来看,就涉及到我们所说的隐式转换,`int i = d`这句代码就是 `int`到`double`的隐式转换,而`int *p = str`所涉及的就是`char*` 到 `int *`的转换,上述代码编译的结果如下所示: ![image-20210220203259062](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210220203259062.png) 看到上述编译信息,我们看到三个警告信息,第一个警告信息说的是 `int *p =str;`这句代码,`int *p`这是一个变量,要去操作`str`这个字符串,这个字符串是一个常量,这个警告旨在提醒程序员要注意这个地方;第二个警告和第三个警告的意思都是一样的,因为程序使用的是 `%x`进行输出,那么这个输出的变量就需要是 `unsigned int`的,但是这里输出的两个变量信息,一个`str`,一个`p`,都不是 `unsigned int`的,所以也就造成了警告。 ### 强制转换 那么要如何消除这些警告呢,这个时候,就需要使用显示转换,在 `C`语言中也被称之为是强制转换,代码如下所示: ```c #include
int main(int argc, char **argv) { double d = 100.1; int i = d; // double to int char *str = "100ask.taobao.com"; int *p = (int *)str; // char * to int * 这里进行了更改 printf("i=%d, str=0x%x, p=0x%x\n", i, (unsigned int)str, (unsigned int)p); // 这里进行了更改 return 0; } ``` 这个时候,在编译代码的时候,编译信息如下所示: ![image-20210220204015157](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210220204015157.png) 这个时候,我们可以看到刚刚三个警告信息已经没有了,但是又出来了两个警告,这个是什么意思呢?这是因为当前使用的系统是`64位`的,那么 `char *`和`int *`是`8`个字节,但是`unsigned int`来说,只有`4`个字节,所以也就造成了上述的警告,但是这个警告与本节所讲的类型转换无关,其涉及到所使用的编译平台的区别。 ## C++ 的类型转换 本节的核心内容还是讲解 `C++`的,上述中的 `C`语言部分是为了引出`C++`的强制转换,在上述中,我们提及了 `C`语言的隐式转换和强制转换,实际上在 `C++`中也有与之对应的内容,在 `C++`中跟强制转换效果一样的便是`reinterpret_cast`。 ### reinterpret_cast `reinterpret_cast`的效果就相当于是 `C`语言中的强制类型转换,使用方法如下面代码所示: ```cpp #include
int main(int argc, char **argv) { double d = 100.1; int i = d; // double to int char *str = "100ask.taobao.com"; int *p = reinterpret_cast
(str); // char * to int * printf("i=%d, str=0x%x, p=0x%x\n", i, reinterpret_cast
(str), reinterpret_cast
(p)); return 0; } ``` 将上述代码进行编译,编译结果如下所示: ![image-20210220205252531](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210220205252531.png) 编译之后,如上图所示,出现了两个错误,这个错误也是刚刚在 `C`语言编译时警告所提及的,就是因为当前的操作系统是 `64`位的,而`char *`和`int *`是`8`个字节,但是`unsigned int`是`4`个字节,将`8`个字节的变量转换为`4`个字节会导致精度降低,我们按照错误提示在编译选项中又加入了一项,便消除了错误,编译命令以及编译结果如下图所示: ![image-20210220205602226](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210220205602226.png) ### const_cast 在上述编译结果中,我们可以看到第一个警告信息,说的是`char* str = "100ask.taobao.com"`这条代码,意思是`"100ask.taobao.com"`这个字符串是 `const`的,但是 `str`并不是 `const`的,所以我们在 `char *str`前加上 `const`,这样做会存在什么问题呢,更改后的代码如下所示: ```cpp #include
int main(int argc, char **argv) { double d = 100.1; int i = d; // double to int const char *str = "100ask.taobao.com"; int *p = reinterpret_cast
(str2);// char * to int * printf("i=%d, str=0x%x, p=0x%x\n", i, reinterpret_cast
(str), reinterpret_cast
(p)); return 0; } ``` 代码编译的结果如下所示: ![image-20210220210313863](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210220210313863.png) 出现了一个错误,错误的意思是不能将 `const char*`转换为`int *`的,更改的思路也很清晰,不能将`const`的转换为非`const`的,那么就将 `const`去掉就好了,这个时候,就需要使用到 `const_cast`了,具体代码如下所示: ```cpp #include
int main(int argc, char **argv) { double d = 100.1; int i = d; // double to int const char *str = "100ask.taobao.com"; char *str2 = const_cast
(str); //更改过的 int *p = reinterpret_cast
(str2); // char * to int * printf("i=%d, str=0x%x, p=0x%x\n", i, reinterpret_cast
(str), reinterpret_cast
(p)); return 0; } ``` 继续编译代码,代码编译结果如下所示: ![image-20210220210745834](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210220210745834.png) 这个时候,代码就是正确的了。 ### dynamic_cast 动态类型转换,要说清楚这个概念,需要将之前的一个例子拿出来叙述,人类,中国人,英国人这个例子,先回顾下这几个类的代码,代码如下所示: ```cpp class Human { private: int a; public: virtual void eating(void) { cout<<"use hand to eat"<
(&h)) cout<<"This human is Englishman"<
(&h)) cout<<"This human is Chinese"<
(&h)) cout<<"This human is Englishman"<
(&h)) cout<<"This human is Chinese"<
(&h)) cout<<"This human is Guangximan"<
(h); Chinese& pc = dynamic_cast
(h); Guangximan& pg = dynamic_cast
(h); h.eating(); } ``` 主函数代码如下所示: ```cpp int main(int argc,char **argv) { Guangximan g; test_eating(g); return 0; } ``` 执行上述代码,会出现如下错误: ![image-20210220220252345](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210220220252345.png) 这是因为将`Guangximan`转换为了`Englishman`,这两个类之间没有直接联系,所以也就造成了错误,这里要指出的一点是:指针转换时,如果转换不成功,进行判断就可以避免系统崩溃,但是引用不行,如果引用转换不成功,引用不能够指向一个不存在的实体,那么就必然导致系统崩溃。 最后,关于动态类型转换收尾一下,动态类型转换,之所以被称之为是动态的,也是因为其是再程序运行过程中确定的转换类型,就如上面的`test_eating()`函数来说,只有运行到这里,才知道要转换的类型是 `Human`。 ### static_cast 静态类型转换跟动态类型转换则存在不同,它的转换则是由编译的时候就由编译器确定好了转换的类型。为了验证静态类型转换,我们来看如下所示的代码: ```cpp int main(int argc,char** argv) { Human h; Englishman *pe; pe = static_cast
(&h); return 0; } ``` 上面是将 `Human`转换为了 `Englishman`,属于是下行转化,在编译的时候,没有报错和警告,虽然存在隐患,但是在使用 `static_cast`的时候没有检测出来。 紧接着,我们来看如下的代码: ```cpp int main(int argc,char** argv) { Guangximan g; Englishman *pe2 = static_cast
(&g); return 0; } ``` 可以看到当把`Guangximan`转换为与之没有关系的`Englishman`的时候,编译代码,结果如下所示: ![image-20210220221922297](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210220221922297.png) 这也说明了 `static_cast`对这种没有直接关系的类提供了安全保障,我们紧接着来看静态类型转换的**上行转换**,代码如下所示: ```cpp int main(int argc,char** argv) { Guangximan g; Chinese *pc = static_cast
(&g); return 0; } ``` 进行这种上行转换时,编译没有问题,说明对于 `static_cast`是支持的。 最后,对于 `static_cast`进行一下总结: 1. 用于类层次结构中基类和子类之间指针或引用的转换。 2. 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; 3. 进行下行转换(把基类指针或引用转换成子类指针或引用)时,由于没有动态类型检查,所以是不安全的。 4. 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。 5. 把void指针转换成目标类型的指针(不安全!!) 6. 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。 # 总结 上述内容就是本次分享的关于 `C++`类型转换的内容,本节所涉及到的代码可以通过百度云链接的方式获取: > 链接:https://pan.baidu.com/s/1VJAKnBpO4_98YzzvqHd_JQ > 提取码:ricg
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