类型转换

在C++语言中,某些类型之间有关联。如果两种类型有关联,那么当程序需要其中一种类型的运算对象时,可以用另一种关联类型的对象或值来替代。

换句话说,如果两种类型可以相互转换(conversion),那么它们就是关联的。

举个例子,考虑下面这条表达式,它的目的是将ival初始化为6:

1	int ival = 3.541 + 3;//编译器可能会警告该运算损失了精度

加法的两个运算对象类型不同:3.541的类型是double,3的类型是int。C++语言不会直接将两个不同类型的值相加,而是先根据类型转换规则设法将运算对象的类型统一后再求值。上述的类型转换是自动执行的,无须程序员的介入,有时甚至不需要程序员了解。因此,它们被称作隐式转换(implicit conversion)。

算术类型之间的隐式转换被设计得尽可能避免损失精度。很多时候,如果表达式中既有整数类型的运算对象也有浮点数类型的运算对象,整型会转换成浮点型。在上面的例子中,3转换成double类型,然后执行浮点数加法,所得结果的类型是double。

接下来就要完成初始化的任务了。在初始化过程中,因为被初始化的对象的类型无法改变,所以初始值被转换成该对象的类型。仍以这个例子说明,加法运算得到的double类型的结果转换成int类型的值,这个值被用来初始化ival。由double向int转换时忽略掉了小数部分,上面的表达式中,数值6被赋给了ival。

何时发生隐式类型转换

在下面这些情况下,编译器会自动地转换运算对象的类型:

在大多数表达式中,比int类型小的整型值首先提升为较大的整数类型。在条件中,非布尔值转换成布尔类型。初始化过程中,初始值转换成变量的类型:在赋值语句中,右侧运算对象转换成左侧运算对象的类型。如果算术运算或关系运算的运算对象有多种类型,需要转换成同一种类型。函数调用时也会发生类型转换。

算术转换

算术转换(arithmetic conversion)的含义是把一种算术类型转换成另外一种算术类型。算术转换的规则定义了一套类型转换的层次,其中运算符的运算对象将转换成最宽的类型。例如,如果一个运算对象的类型是long double,那么不论另外一个运算对象的类型是什么都会转换成long double。还有一种更普遍的情况,当表达式中既有浮点类型也有整数类型时,整数值将转换成相应的浮点类型。

整型提升

整型提升(integral promotion)负责把小整数类型转换成较大的整数类型。对于bool、char、signed char、unsigned char、short和unsigned short等类型来说,只要它们所有可能的值都能存在int里,它们就会提升成int类型,否则,提升成unsigned int类型。就如我们所熟知的,布尔值false提升成0、true提升成1。

较大的char类型(wchar_t、char16_t、vchar32_t)提升成int、unsigned int、long、unsigned long、long long和unsigned long long中最小的一种类型,前提是转换后的类型要能容纳原类型所有可能的值。

无符号类型的运算对象

如果树个运算符的运算对象类型不一致,这些运算对象将转换成同一种类型。但是如果树个运算对象的类型是无符号类型,那么转换的结果就要依赖于机器中各个整数类型的相对大小了。

像往常一样,首先执行整型提升。如果结果的类型匹配,无须进行进一步的转换。如果两个(提升后的运算对象的类型要么都是带符号的、要么都是无符号的,则小类型的运算对象转换成较大的类型。

如果一个运算对象是无符号类型、另外一个运算对象是带符号类型,而一其中的无符号类型不小于带符号类型,那么带符号的运算对象转换成无符号的。例如,假设两个类型分别是unsigned int和int,则int类型的运算对象转换成unsigned int类型。需要注意的是,如果int型的值恰好为负值。

剩下的一种情况是带符号类型大于无符号类型,此时转换的结果依赖于机器。如果无符号类型的所有值都能存在该带符号类型中,则无符号类型的运算对象转换成带符号类型。如果不能,那么带符号类型的运算对象转换成无符号类型。例如,如果两个运算对象的类型分别是long和unsigned int,并且int和long的大小相同,则long类型的运算对象转换成unsigned int类型;如果long类型占用的空间比int更多,则unsigned int类型的运算对象转换成long类型。

理解算术转换

要想理解算术转换,办法之一就是研究大量的例子:

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bool flag;char val; short sval; unsigned short usval; int ival; unsigned int uival; long lval;unsigned long ulval; float fval; double dval; 3.14159L+ 'a'; //“a“提升成int,然后该int值转换成long double dval+ival;//ival转换成double dval+fval;//fval转换成double ival=dval;//dval转握成(切除小数部分后)int flag=dval;//如果dval是0,则flag是false,否则f1ag是Lrue cval+fval;//cval提升成int,然后该int值转换成float sval+cval;//sval和cval都提升成int cval+lval;//cval转援成long ival+ulval;//ival转换成unsigned long usval+ival;//根据unsigned short和int所占空间的大小进行提升 uival+lval;//根据hnsigned int和long所占空间的大小进行转换

在第一个加法运算中,小写字母’a’是char型的字符常量,它其实能表示一个数字值。到底这个数字值是多少完全依赖于机器上的字符集,在我们的环境中,‘a’对应的数字值是97。当把’a’ 和一个long double类型的数相加时,char类型的值首先提升成int类型,然后int类型的值再转换成long double类型。最终我们把这个转换后的值与那个字面值相加。最后的两个含有无符号类型值的表达式也比较有趣,它们的结果依赖于机器。

其他隐式类型转换运

除了算术转换之外还有几种隐式类型转换,包括如下几种。

数组转换成指针:在大多数用到数组的表达式中,数组自动转换成指向数组首元素的指针:

1 2	int ia[10];//含有10个整数的数组 int*ip = a;//ia转换成指向数组首元素的指针

当数组被用作 decltype 关键字的参数,或者作为取地址符(&)、sizeof及typeid等运算符的运算对象时,上述转换不会发生。同样的,如果用一个引用来初始化数组,上述转换也不会发生。指针的转换:C++还规定了几种其他的指针转换方式,包括常量整数值 0 或者字面值 nullptr 能转换成任意指针类型;指向任意非常量的指针能转换成void*;指向任意对象的指针能转换成const void*。