C++图文并茂讲解类型转换函数

类型转换函数是指在类中重载的能够把一个对象转换成指定类型值的特殊函数。C++中定义了4种类型转换函数：

1. 类型转换构造函数（conversion constructor）
2. 类型转换运算符（conversion operator）
3. 隐式类型转换（implicit conversion）
4. 显式类型转换（explicit conversion）

下面，我们将分别介绍这些类型转换函数的作用和使用方法，并提供相关的示例说明。

类型转换构造函数（conversion constructor）

类型转换构造函数是指一个构造函数，可以将一种类型的值转换成它所属的类的对象。转换构造函数只能有一个参数，而且必须定义为类的成员函数。

以下是类型转换构造函数的基本语法：

class class_name
{
    public:
        class_name(type name)
        {
            //do something
        }
};

例如，我们可以在类中定义如下类型转换构造函数：

class Meter
{
    public:
        Meter(double m)
        {
            meter = m;
        }

        double meter;
};

int main()
{
    Meter m = 5;    //自动调用类型转换构造函数，将整数转换为Meter类对象
    cout << m.meter << endl;    //输出5.0
}

在上述代码中，我们定义了一个Meter类，其中包含一个double类型的meter成员变量。然后定义了一个类型转换构造函数，将一个double类型的变量转换成Meter类的对象，并将其存储在meter成员变量中。在使用时，我们可以直接将一个整数赋值给Meter类对象，这样编译器会根据上述类型转换构造函数，将整数转换成Meter类的对象，并返回给m变量。

类型转换运算符（conversion operator）

类型转换运算符是指在类中定义的可将类的对象转换为其他类型值的运算符。转换运算符必须定义为类的成员函数。

以下是类型转换运算符的基本语法：

class class_name
{
    public:
        operator type()
        {
            //do something
        }
};

例如，我们可以在类中定义如下类型转换运算符：

class Meter
{
    public:
        operator double()
        {
            return meter;
        }

        double meter;
};

int main()
{
    Meter m;
    m.meter = 5.5;
    double a = m;    //自动调用类型转换运算符，将Meter类对象m转换为double类型值
    cout << a << endl;    //输出5.5
}

在上述代码中，我们定义了一个Meter类，其中包含一个double类型的meter成员变量。我们又定义了一个类型转换运算符，将Meter类对象转换成double类型的值，并返回给调用者。在使用时，我们可以直接将一个Meter类对象赋值给double类型的变量，这样编译器会根据上述类型转换运算符，将Meter类对象转换成double类型的值，并返回给a变量。

隐式类型转换（implicit conversion）

隐式类型转换是指在编译期间，编译器可以自动将一种类型的值转换为另一种类型的值。

例如，我们可以在类中定义如下隐式类型转换：

class Meter
{
    public:
        operator double() const
        {
            return meter;
        }

        Meter(double m)
        {
            meter = m;
        }

        Meter operator+(const Meter& other)
        {
            return Meter(meter + other.meter);
        }

        double meter;
};

int main()
{
    Meter m1 = 5;
    Meter m2 = 6;
    double a = m1 + m2;    //隐式类型转换，将Meter类对象转换成double类型的值
    cout << a << endl;    //输出11.0
}

在上述代码中，我们定义了一个Meter类，并重载了类型转换运算符和加法（+）运算符。在使用加法运算时，我们没有先将Meter类对象转换成double类型的值，但编译器会在编译期间自动将Meter类对象转换成double类型的值，并完成运算。

显式类型转换（explicit conversion）

显式类型转换是指在编译期间，我们可以使用特定的语法强制将一种类型的值转换为另一种类型的值。

以下是几种自定义类型转换的示例说明：

class Base
{
    public:
        virtual ~Base() {}
};

class Derived : public Base
{
    public:
        virtual ~Derived() {}
};

int main()
{
    Derived derived;
    Base* pBase = &derived;

    Derived* pDerived1 = dynamic_cast<Derived*>(pBase); //使用动态类型转换
    Derived* pDerived2 = static_cast<Derived*>(pBase);  //使用静态类型转换
    Derived* pDerived3 = reinterpret_cast<Derived*>(pBase);  //使用reinterpret_cast类型转换
    Derived* pDerived4 = static_cast<Derived*>(static_cast<void*>(pBase)); //使用void指针类型转换
}

在上述代码中，我们定义了一个Base基类和一个Derived派生类，并定义了pBase指针指向Derived类对象。接着我们使用四种显式类型转换：

1. dynamic_cast：在运行时确定指针的实际类型，如果转换失败则返回空指针（用于类继承关系中的向下转型）。
2. static_cast：在编译期完成类型转换，不进行任何安全检查（用于基本数据类型的转换以及显式转换对象指针和引用）。
3. reinterpret_cast：强制修改指针或引用的位模式，以改变指针类型和引用类型（用于底层操作和类型转换的语法规定）。
4. static_cast：可以将任意指针类型转换为void指针类型。

注意，显式类型转换可能带来安全隐患，特别是在底层处理时。因此，在使用显式类型转换时，需要进行严格的检查和测试。

通过以上示例，我们可以了解到不同类型转换函数的使用方法和注意事项，可以灵活地应用于实际的编程中。