C++ 类型转换(conv.)

隐式类型转换

总结自:隐式类型转换&算数运算符

定义:隐式类型转换是指使用了与表达式规定或当前语境不相符的类型时所进行的类型转换,但是要注意,可能会存在转换出现歧义,从而无法通过编译;一切带有explicit的转换,构造函数,发生的类型转换均不属于隐式转换.

概念总括:

标准转换序列:

一个标准转换顺序可选的为以下:

• 左值到右值的转换
• 数值提升或转换
• 函数指针转换
• 限定调整

用户定义转换:

非explicit的构造函数和转换函数(与直接初始化不同)

算数转换:

算数转换是指一个表达式,运算符是算数运算符之一,此时有别于隐式类型转换的转换规则.

转换顺序:

• 标准转换序列
• 用户定义转换
• 标准转换序列

接下来将对上述定义部分进行逐一说明:

• 在语境中的隐式转换:

由于某语句中的表达式需要某种表达式类型,此时就会发生,比如if,逻辑运算符,switch,delete等,要求被转换的表达式的类型遵循转换顺序.
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值得注意的是:对于此处的用户定义转换,

在C++ 14前,必须拥有一个转换为指定类型(或转换后可继续隐式转换为指定类型)的非explicit的转换函数

在C++ 14及之后则放宽为只要存在有可转换为指定类型(或转换后可继续隐式转换为指定类型)的限定或引用的转换函数即可

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• 左值到右值的转换:

这里统一盖称为左值到右值的转换;实际上,只是发生在表达式的运算数类型和当前运算数类型不同时,就会发生该转换.

此处转换实际上细分了三大类,但是总是伴随着泛左值向纯右值的转换以及纯右值之间的转换.


细节上逐一介绍:

• 泛左值向纯右值的值类型转换
  • 会将任何非函数,数组的泛左值转换为同类型的纯右值,并且若非类类型,则会移除其cv限定,并以原左值的值作为右值的值,并且该转换不会对以下表达式求值:
    • 不求值语境,为nullptr_t的类型(直接转化为nullptr),不进行ODR访问的表达式(此处关于ODR,会有另外的一篇文章做详细描述).
  • 当其为类类型时则视为:

    • 在C++ 17前,以当前左值为参数所进行的一个复制构造函数的调用,构造函数返回的值为一个临时对象,故为一个纯右值表答式

    • 在C++ 17后,改称,该结果对象以泛左值对象复制初始化

    • 并且有,泛左值对象中存在不确定值时,初始化后行为未定义,除非:
    • 该值存在有指向它的指针或存在引用
    • 该值位于静态或TLS

• 数值提升或转换

• 数值提升或转换就是将原操作数的数据类型转换为其他的数据类型(可能损失精度),或几乎不会损失精度的类型提升;具体细节如下:
  • 整数类型提升:只需要保证,目标类型的有效值范围是大于等于原类型的即可
  • 整数类型转换:
    • 目标为无符号数发生溢出时,模目标类型的2ⁿn为表示目标类型的位数
    • 目标为有符号数若发生溢出通常是实现定义.
      
      自C++20起,此时的值将会变成与源值对2ⁿ同余的唯一目标类型值.

      源为bool时,true为1,false为0

      目标是bool时,零值,空指针为false,其余的均为true

      浮点数:浮点数在发生类型转换时,如果原值可表示,但是存在多种表示时,由实现定义,或可被精确表示时,值不变,否则未定义,若向整数转换,要求整数对浮点部分截断,无舍入,并且当无法表示时,行为未定义.

      指针, NULL可以转换为任何类型的指针类型,void的(要求同cv等级)指针类型可以作为同cv等级的指针转换的目标类型,在基类可访问或无歧义时,可以将派生类的指针转为为其基类的指针(CV等级相同)

      • 函数指针转换:

      • 函数指针实际上很简单,即任何非非静态成员成员函数的id(一个类型为T的函数左值)都可以转换为该函数类型的指针(一个指向改函数类型T的指针纯右值),为什么非静态成员函数不可以呢?因为任何访问非静态成员函数的表达式都是被归为纯右值的,其仅只能作为调用运算符的操作数.

      • 临时变量实质化:

      • 这个是一个纯右值到亡值的过程,即当一个纯右值出现在某些特定表达式时,会发生实质化,变为一个亡值(注,基本上,除了允许纯右值直接作为操作数的表达式之外(例如,所有的隐式类型转换均伴随左值到纯右值的转化为第一步,其后再发生类型转换的,此时类型改变,值类型任然为纯右值,允许作为表达式操作数),均要发生该转换),标准中有如下:
        • 成员访问,下标,这类成员访问的表达式
        • 作为弃值表达式的最终类型
        • 引用绑定到右值时
        • 特殊的:不求值表达式的操作数(sizeof,typeid)

      • 数组到指针的转换:该规则很简答,直接转换为指向数组第一个元素类型的指针即可

      • 限定调整:

      • 对于任何一个带有CV限定的类型T我们都可以做如下对应:
        CV₀ P₀ CV₁ P₁ CV₂ P₂ ... CV_{n - 1} P_{n - 1} CV_n U
        例一:如类型const char * * 此时做对应实际上有:
        

      const	char	*	*
      CV2	U	CV1P1	CV0P0

        实际上观察可以发现,从标识符位置起,根据声明查看顺序反向阅读即可得到对应关系,再比如: char * A [];

      	char	*	[]
      CV2	U	CV1P1	CV0P0

        当然,此处的U可以做任何包含,即可以包含N组(至少留一组)CV_n P_{n - 1}
      
      
        由此,上述例1的CV分解实际上U有两层,即U为char或U为const char *
      
      
        对于标准转换中的限定调整,其规则实际上很简单,一句话概括就是当且仅当目标的U和对应的CV层数相同且CV限定符一致,或当某级的cv限定符更多时,要求除0级外均有cv限定时才可以转换,例如:

      char ** p;
      const char ** p1 = p; //错误,二级存在更多cv限定,但是1级没有
      const char * const * p2 = p; //正确