左值和右值

• c++的表達(dá)式不是右值就是左值。
• 一個(gè)左值表達(dá)式的求值結(jié)果是一個(gè)對(duì)象或一個(gè)函數(shù)，然而以常量對(duì)象為代表的某些左值實(shí)際上不能作為賦值語(yǔ)句的左側(cè)運(yùn)算對(duì)象。此外，雖然某些表達(dá)式的求值結(jié)果是對(duì)象，但它們是右值而非左值。
• 當(dāng)一個(gè)對(duì)象被用作右值時(shí)，用的是對(duì)象的值（內(nèi)容），當(dāng)對(duì)象被用作左值的時(shí)候，用的是對(duì)象的身份（在內(nèi)存中的位置）
• 一個(gè)重要的原則是在需要右值的地方可以用左值來(lái)代替，但是不能把右值當(dāng)作左值（也就是位置）使用。當(dāng)一個(gè)左值被當(dāng)作右值使用時(shí)，實(shí)際使用的是它的內(nèi)容（值）。
  • 賦值運(yùn)算符需要一個(gè)左值作為其左側(cè)運(yùn)算對(duì)象，得到的結(jié)果也仍然是一個(gè)左值。
  • 取地址符作用于一個(gè)左值運(yùn)算對(duì)象，返回一個(gè)指向該運(yùn)算對(duì)象的指針，這個(gè)指針是一個(gè)右值。
  • 內(nèi)置解引用運(yùn)算符、下標(biāo)運(yùn)算符、迭代器解引用運(yùn)算符、string和vector的下標(biāo)運(yùn)算符的求值結(jié)果都是左值。
  • 內(nèi)置類(lèi)型和迭代器的遞增遞減運(yùn)算符作用于左值運(yùn)算對(duì)象，其前置版本所得的結(jié)果也是左值。
• 使用關(guān)鍵字decltype時(shí)，左值和右值也各有不同。如果表達(dá)式的求值結(jié)果是左值，decltype作用于該表達(dá)式（不是變量）得到一個(gè)引用類(lèi)型。
  • 假定p的類(lèi)型是int*，因?yàn)榻庖眠\(yùn)算符生成左值，所以decltype(*p)的結(jié)果是int&。
  • 另一方面，因?yàn)槿〉刂愤\(yùn)算符生成右值，所以decltype(&p)的結(jié)果是int**，也就是說(shuō)，結(jié)果是一個(gè)指向整型指針的指針。

類(lèi)型轉(zhuǎn)換

• 在c++語(yǔ)言中，某些類(lèi)型之間有關(guān)聯(lián)。如果兩種類(lèi)型有關(guān)聯(lián)，那么當(dāng)程序需要其中一種類(lèi)型的運(yùn)算對(duì)象時(shí)，可以用另一種關(guān)聯(lián)類(lèi)型的對(duì)象或值來(lái)替代。如果兩種類(lèi)型可以相互轉(zhuǎn)換，那么它們就是關(guān)聯(lián)的。

int ival = 3.54 + 3;//編譯器可能會(huì)報(bào)錯(cuò)損失了精度

• 加法的兩個(gè)運(yùn)算對(duì)象不同，c++語(yǔ)言不會(huì)直接將兩個(gè)不同類(lèi)型的值相加，而是實(shí)現(xiàn)根據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換規(guī)則設(shè)法將運(yùn)算對(duì)象的類(lèi)型統(tǒng)一后再求值。上述的類(lèi)型轉(zhuǎn)換是自動(dòng)執(zhí)行的，因此它們被稱(chēng)作隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)換。
• 算術(shù)類(lèi)型之間的隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)換被設(shè)計(jì)的盡可能的避免損失精度。很多時(shí)候，如果表達(dá)式中既有整數(shù)類(lèi)型的運(yùn)算對(duì)象，又有浮點(diǎn)數(shù)類(lèi)型的運(yùn)算對(duì)象，整數(shù)會(huì)轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)型。在上例中，3轉(zhuǎn)換成double類(lèi)型，然后執(zhí)行浮點(diǎn)數(shù)加法，所得的結(jié)果類(lèi)型是double
• 接下來(lái)完成初始化，在初始化過(guò)程中，因?yàn)楸怀跏蓟膶?duì)象的類(lèi)型無(wú)法改變，所以初始值被轉(zhuǎn)換成該對(duì)象的類(lèi)型。在上例中，加法得到的double類(lèi)型的結(jié)果轉(zhuǎn)換成int類(lèi)型，這個(gè)值被用來(lái)初始化ival。由double向int轉(zhuǎn)換時(shí)忽略掉了小數(shù)部分，在上述表達(dá)式中，數(shù)值6被賦給了ival。

何時(shí)發(fā)生隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)換

• 在大多數(shù)情況下，比int類(lèi)型小的整型值首先提升為較大的整數(shù)類(lèi)型。
• 在條件中，非布爾值轉(zhuǎn)換成布爾類(lèi)型。
• 初始化過(guò)程中，初始值轉(zhuǎn)換成變量的類(lèi)型；在賦值語(yǔ)句中，右側(cè)運(yùn)算對(duì)象轉(zhuǎn)換成左側(cè)運(yùn)算對(duì)象的類(lèi)型
• 如果算術(shù)運(yùn)算或關(guān)系運(yùn)算的運(yùn)算對(duì)象有多種類(lèi)型，需要轉(zhuǎn)換成同一種類(lèi)型。
• 函數(shù)調(diào)用時(shí)也會(huì)發(fā)生類(lèi)型轉(zhuǎn)換。

算術(shù)轉(zhuǎn)換

• 算術(shù)轉(zhuǎn)換的含義是把一種算術(shù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換成另一種算術(shù)類(lèi)型。
  • 算術(shù)轉(zhuǎn)換的規(guī)則定義了一套類(lèi)型轉(zhuǎn)換的層次，其中運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象將轉(zhuǎn)換成最寬的類(lèi)型。例如，如果一個(gè)運(yùn)算對(duì)象的類(lèi)型是long double，那么不論另外一個(gè)運(yùn)算對(duì)象的類(lèi)型是什么都會(huì)轉(zhuǎn)換成long double。
  • 當(dāng)表達(dá)式中既有浮點(diǎn)類(lèi)型又有整數(shù)類(lèi)型時(shí)，整數(shù)類(lèi)型將轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的浮點(diǎn)類(lèi)型。

整型提升

• 整型提升負(fù)則把小整數(shù)類(lèi)型換成較大的整數(shù)類(lèi)型。對(duì)于bool、char、signed char、unsigned char、short和unsigned short等類(lèi)型來(lái)說(shuō)，只要它們所有可能的值都存在int里，它們就會(huì)提升成int類(lèi)型；否則，提升成unsigned int類(lèi)型。
• 較大的char類(lèi)型提升成int、unsigned int、long、unsigned long、long long和unsigned long long中最小的一種類(lèi)型，前提是轉(zhuǎn)換后的類(lèi)型要能容納原類(lèi)型所有可能的值。

無(wú)符號(hào)類(lèi)型的運(yùn)算對(duì)象

• 如果某個(gè)運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象類(lèi)型不一致，這些運(yùn)算對(duì)象將轉(zhuǎn)換成同一種類(lèi)型。但是如果某個(gè)運(yùn)算對(duì)象的類(lèi)型是無(wú)符號(hào)類(lèi)型，那么轉(zhuǎn)換的結(jié)果就要依賴(lài)于機(jī)器中各個(gè)整數(shù)類(lèi)型的相對(duì)大小了。
• 首先執(zhí)行整型提升。如果結(jié)果的類(lèi)型匹配，無(wú)需進(jìn)行進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換。如果兩個(gè)運(yùn)算對(duì)象的類(lèi)型要么都是帶符號(hào)的、要么都是無(wú)符號(hào)的，則小類(lèi)型運(yùn)算對(duì)象轉(zhuǎn)換為較大的類(lèi)型。
• 如果一個(gè)運(yùn)算對(duì)象是無(wú)符號(hào)類(lèi)型、另外一個(gè)運(yùn)算對(duì)象是帶符號(hào)類(lèi)型，而且其中的無(wú)符號(hào)類(lèi)型不小于帶符號(hào)類(lèi)型，那么帶符號(hào)的運(yùn)算對(duì)象轉(zhuǎn)換成無(wú)符號(hào)的。例如，假設(shè)兩個(gè)類(lèi)型分別是unsigned int 和int，則int類(lèi)型的運(yùn)算對(duì)象轉(zhuǎn)換成unsigned int類(lèi)型。需要注意的是，如果int類(lèi)型為負(fù)值，它的轉(zhuǎn)換將出現(xiàn)問(wèn)題。
• 如果帶符號(hào)類(lèi)型大于無(wú)符號(hào)類(lèi)型，此時(shí)的轉(zhuǎn)換結(jié)果依賴(lài)于機(jī)器。如果無(wú)符號(hào)類(lèi)型的所有值都能存在該帶符號(hào)類(lèi)型中，則無(wú)符號(hào)類(lèi)型的運(yùn)算對(duì)象轉(zhuǎn)換成帶符號(hào)類(lèi)型。如果不能，那么帶符號(hào)類(lèi)型的運(yùn)算對(duì)象轉(zhuǎn)換成無(wú)符號(hào)類(lèi)型。例如，如果兩個(gè)運(yùn)算對(duì)象的類(lèi)型分別為long和unsigned int,并且int和long的大小相同，則long類(lèi)型的運(yùn)算對(duì)象轉(zhuǎn)換成unsigned int類(lèi)型；如果long類(lèi)型占用空間比int更多，則unsigned int類(lèi)型的運(yùn)算對(duì)象轉(zhuǎn)換成long。

其它隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)換

• 數(shù)組轉(zhuǎn)換成指針：在大多數(shù)用到數(shù)組的表達(dá)式中，數(shù)組自動(dòng)轉(zhuǎn)換成指向數(shù)組首元素的指針

int ia[10];//含有10個(gè)整數(shù)的數(shù)組 int *ip = ia;//ia轉(zhuǎn)換成指向數(shù)組首元素的指針

• 當(dāng)數(shù)組被用作decltype關(guān)鍵字的參數(shù)，或者作為取地址符&、sizeof及typeid等運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象時(shí)，上述轉(zhuǎn)換不會(huì)發(fā)生。

• 如果用一個(gè)引用來(lái)初始化數(shù)組，上述轉(zhuǎn)換也不會(huì)發(fā)生。

• 指針的轉(zhuǎn)換：c++還規(guī)定了幾種其他的指針轉(zhuǎn)換方式，包括常量整數(shù)值0或者字面值nullptr能轉(zhuǎn)換成任意指針類(lèi)型；指向任意非常量的指針能轉(zhuǎn)換成void*;指向任意對(duì)象的指針能轉(zhuǎn)換成const void*.

• 在有繼承關(guān)系的類(lèi)型間還有另外一種指針轉(zhuǎn)換的方式。

• 轉(zhuǎn)換成布爾類(lèi)型：存在一種從算術(shù)類(lèi)型或指針類(lèi)型向布爾類(lèi)型自動(dòng)轉(zhuǎn)換的機(jī)制。如果指針或算術(shù)類(lèi)型的值為0，轉(zhuǎn)換結(jié)果為false；否則轉(zhuǎn)換結(jié)果為true

• 轉(zhuǎn)換成常量：允許將指向非常量類(lèi)型的指針轉(zhuǎn)換成指向相應(yīng)的常量類(lèi)型的指針，對(duì)于引用也是這樣。也就是說(shuō)，如果T是一種類(lèi)型，就能將指向T的指針或引用分別轉(zhuǎn)換成指向const T的指針或引用。

int i; const int &j = i;//非常量轉(zhuǎn)換成const int的引用 const int *p = &i;//非常量的地址轉(zhuǎn)換成const的地址 int &r = j, *q = p;//錯(cuò)誤：不允許const轉(zhuǎn)換成非常量

• 相反的轉(zhuǎn)換并不存在，因?yàn)樗噲D刪除掉底層const

• 類(lèi)類(lèi)型定義的轉(zhuǎn)換：類(lèi)類(lèi)型能定義由編譯器自動(dòng)執(zhí)行的轉(zhuǎn)換，不過(guò)編譯器每次只能執(zhí)行一種類(lèi)類(lèi)型的轉(zhuǎn)換。如果同時(shí)提出多個(gè)轉(zhuǎn)換請(qǐng)求，這些請(qǐng)求將被拒絕。

string s, t = "a value";//字符串字面值轉(zhuǎn)換成string類(lèi)型 while(cin >> s)//while的條件部分把cin轉(zhuǎn)換成布爾值

顯式轉(zhuǎn)換

• 有時(shí)希望顯式地將對(duì)象強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成另外一種類(lèi)型，這種方法稱(chēng)作強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換。

命名的強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換

• 一個(gè)命名的強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換具有如下形式

cast-name<type>(expression);

• 其中，type是轉(zhuǎn)換的目標(biāo)類(lèi)型，而expression是要轉(zhuǎn)換的值。如果type是引用類(lèi)型，則結(jié)果是左值。
• cast-name是static_cast、dynamic_cast、const_cast和reinterpret_cast中的一種。dynamic_cast支持運(yùn)行時(shí)類(lèi)型識(shí)別，cast_name指定了執(zhí)行的是哪種轉(zhuǎn)換。

ststic_cast

• 任何具有明確定義的類(lèi)型轉(zhuǎn)換，只要不包含底層const，都可以使用static_cast.

int i,j; double slop = static_cast<double>(j) / i;//進(jìn)行強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換以便執(zhí)行浮點(diǎn)數(shù)除法

• 當(dāng)需要把一個(gè)較大的算術(shù)類(lèi)型賦值給較小的類(lèi)型時(shí)，static_cast非常有用。此時(shí)，強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換告訴編譯器，我們知道且不在乎潛在的精度損失。一般來(lái)說(shuō)，如果編譯器發(fā)現(xiàn)了一個(gè)較大的算術(shù)類(lèi)型試圖賦值給較小的類(lèi)型，就會(huì)給出警告信息；但是當(dāng)執(zhí)行了顯式類(lèi)型轉(zhuǎn)換后，警告信息就會(huì)被關(guān)閉了。
• static_cast對(duì)于編譯器無(wú)法自動(dòng)執(zhí)行的類(lèi)型轉(zhuǎn)換非常有用。例如，可以使用static_cast找回存在于void*指針中的值。

void *p = &d;//正確：任何非常量對(duì)象的地址都能存入void* double *dp = static_cast<double*>(p);//正確：將void*轉(zhuǎn)換回初始的指針類(lèi)型

• 把指針存放在void*中，且使用static_cast將其強(qiáng)制轉(zhuǎn)換回原來(lái)的類(lèi)型時(shí)，應(yīng)該確保指針的值保持不變。也就是說(shuō)，強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換的原地址相等，因此必需確保轉(zhuǎn)換后所得的類(lèi)型就是指針?biāo)傅念?lèi)型。類(lèi)型一旦不符，將產(chǎn)生未定義的后果。

const_cast

• const_cast只能改變運(yùn)算對(duì)象的底層const

const char *pc; char *p = const_cast<char*>(pc);//正確：但是通過(guò)p寫(xiě)值是未定義的行為

• 對(duì)于將常量對(duì)象轉(zhuǎn)換成非常量對(duì)象的行為，一般稱(chēng)其為"去掉const性質(zhì)"。一旦去掉了某個(gè)對(duì)象的const性質(zhì)，編譯器就不再阻止我們對(duì)該對(duì)象進(jìn)行寫(xiě)操作了。如果對(duì)象本身不是一個(gè)常量，使用強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換獲得寫(xiě)權(quán)限是合法的行為。然而如果對(duì)象是一個(gè)常量，再使用const_cast執(zhí)行寫(xiě)操作就會(huì)產(chǎn)生未定義的后果。
• 只有const_cast能改變表達(dá)式的常量屬性，使用其它形式的命名強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換改變表達(dá)式的常量屬性都將引發(fā)編譯器錯(cuò)誤。同樣的，也不能用const_cast改變表達(dá)式的類(lèi)型

const char *cp; char *q = static_cast<char*>(cp);//錯(cuò)誤：static_cast不能轉(zhuǎn)換掉cast性質(zhì) static_cast<string>(cp);//正確：字符串字面值轉(zhuǎn)換成string類(lèi)型 const_cast<string>(cp);//錯(cuò)誤：const_cast只改變常量屬性

• const_cast常常用于有函數(shù)重載的上下文中。

reinterpreter_cast

• reinterpret_cast通常為運(yùn)算對(duì)象的位模式提供較低層次上的重新解釋。假設(shè)有如下轉(zhuǎn)換：

int *ip; char *pc = reinterpret_cast<char*>(ip);

• pc所指的真實(shí)對(duì)象是一個(gè)int而非字符，如果把pc當(dāng)成普通的字符指針使用就可能再運(yùn)行時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，例如：

string str(pc);

• 可能導(dǎo)致異常的運(yùn)行時(shí)行為。
• 使用reinterpret_cast是非常危險(xiǎn)的，用pc初始化str的例子很好的證明了這一點(diǎn)。其中關(guān)鍵問(wèn)題是類(lèi)型改變了，但編譯器沒(méi)有給出任何警告或錯(cuò)誤的提示信息。
• 當(dāng)用一個(gè)int的地址初始化pc時(shí)，由于顯式的聲稱(chēng)這種轉(zhuǎn)換合法，所以編譯器沒(méi)法知道它實(shí)際存放的是指向int的指針。最終的結(jié)果是，在上例中雖然用pc初始化str沒(méi)什么實(shí)際意義，甚至還可能引發(fā)更糟糕的后果，但僅從語(yǔ)法上而言，這種操作沒(méi)錯(cuò)。
• 查找這類(lèi)問(wèn)題的原因非常困難，如果將ip強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成pc的語(yǔ)句和用pc初始化string對(duì)象的語(yǔ)句分屬不同文件就更是如此。
• reinterpret_cast本質(zhì)上依賴(lài)于機(jī)器。要想安全的使用reinterpret_cast必需對(duì)涉及的類(lèi)型和編譯器首先的轉(zhuǎn)換過(guò)程非常了解。

建議：避免強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換
強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換干擾了正常的類(lèi)型檢查，強(qiáng)烈建議程序員避免使用強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換。在有重載函數(shù)的上下文中使用const_cast無(wú)可厚非，但在其他情況下使用conat_cast也就意味著程序的某種設(shè)計(jì)缺陷。其它強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換，都應(yīng)該反復(fù)斟酌能否以其他方式實(shí)現(xiàn)相同的目標(biāo)。就算實(shí)在無(wú)法避免，也應(yīng)該盡量限制類(lèi)型轉(zhuǎn)換的作用域，并且記錄對(duì)相關(guān)類(lèi)型的所有假定，這樣可以減少錯(cuò)誤發(fā)生的機(jī)會(huì)。

舊式的強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換

• 在早期版本的c++語(yǔ)言中，顯式的進(jìn)行強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換包含兩種形式

type(expr);//函數(shù)形式的強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換 (type) expr;//c語(yǔ)言風(fēng)格的強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換

• 根據(jù)所涉及的類(lèi)型不同，舊式的強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換分別具有與const_cast、static_cast和reinterpret_cast相似的行為。在某處執(zhí)行舊式的強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換時(shí)，如果換成const_cast和static_cast也合法，則其行為與對(duì)應(yīng)的命名轉(zhuǎn)換一致。如果替換后不合法，則舊式強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換執(zhí)行與reinterpret_cast類(lèi)似的功能的效果與使用reinterpret_cast一樣

char *pc = (char*) ip;//ip是指向整數(shù)的指針

與命名的強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換相比，舊式的強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換從表現(xiàn)形式上來(lái)說(shuō)不那么清晰明了，所以一旦轉(zhuǎn)換過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題，追蹤起來(lái)也更加困難。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的4.1 c++左值和右值、类型转换的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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