C++ 类型转换与推导总结测验

类型转换：把某值由一种数据类型变为另一种数据类型的过程称为“类型转换”。
隐式类型转换（implicit type conversion，又称自动转换或 coercion）：当代码要求某类型却提供了另一类型时，若编译器知道如何转换，则自动完成；否则编译报错。
标准转换：C++ 内置的一系列转换规则，涵盖基本类型及部分高级类型，包括数值提升、数值转换与算术转换。
数值提升（numeric promotion）：把某些较小数值类型转换为较大数值类型（通常为 int 或 double），使 CPU 能以自然字长高效运算。含整型提升与浮点提升，保值且无精度损失；并非所有加宽转换都是提升。
数值转换（numeric conversion）：除数值提升外的基本类型间转换。
窄化转换（narrowing conversion）：可能导致值或精度损失的数值转换。
算术转换（usual arithmetic conversions）：某些二元运算符要求操作数同类型，编译器按规则隐式转换。
显式类型转换：程序员用 强制转换（cast）显式要求转换。C++ 提供 5 种 cast：C 风格 cast、static_cast、const_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast。一般应避免前三种；static_cast 最常用。
typedef 与类型别名：为类型创建别名，并非新类型，与原类型完全等价，无额外类型安全。
auto：
- 用于变量，可根据初始化式 类型推导（type deduction）。推导结果会丢弃顶层 const 和引用，需要时应手动添加。
- 用于函数返回类型，可让编译器根据 return 语句推导；但普通函数建议显式返回类型。亦可用于 尾随返回类型语法。

小测

问题 1

下列语句各发生何种转换？可选答案：无需转换、数值提升、数值转换、因窄化转换无法编译。假设 int 与 long 均为 4 字节。

int main()
{
    int  a { 5 };                      // 1a
    int  b { 'a' };                    // 1b
    int  c { 5.4 };                    // 1c
    int  d { true };                   // 1d
    int  e { static_cast<int>(5.4) };  // 1e

    double f { 5.0f };                 // 1f
    double g { 5 };                    // 1g

    // 附加题
    long  h { 5 };                     // 1h
    float i { f };                     // 1i（使用前述变量 f）
    float j { 5.0 };                   // 1j
}

答案 1a. 无需转换 1b. 数值提升（char → int） 1c. 因窄化转换无法编译 1d. 数值提升（bool → int） 1e. 数值转换（double → int） 1f. 数值提升（float → double） 1g. 数值转换（int → double） 1h. 数值转换（int → long） 1i. 数值转换（double → float，且因窄化无法编译） 1j. 数值转换（double → float，且因窄化无法编译）

问题 2

2a) 改写下列程序，使用类型别名表示“度”与“弧度”：

#include <iostream>

namespace constants
{
    constexpr double pi { 3.14159 };
}

double convertToRadians(double degrees)
{
    return degrees * constants::pi / 180;
}

int main()
{
    std::cout << "Enter a number of degrees: ";
    double degrees{};
    std::cin >> degrees;

    double radians { convertToRadians(degrees) };
    std::cout << degrees << " degrees is " << radians << " radians.\n";

    return 0;
}

参考答案

#include <iostream>

namespace constants
{
    constexpr double pi { 3.14159 };
}

using Degrees = double;
using Radians = double;

Radians convertToRadians(Degrees deg)
{
    return deg * constants::pi / 180;
}

int main()
{
    std::cout << "Enter a number of degrees: ";
    Degrees degrees{};
    std::cin >> degrees;

    Radians radians { convertToRadians(degrees) };
    std::cout << degrees << " degrees is " << radians << " radians.\n";

    return 0;
}

2b) 根据上题别名定义，解释为何下列语句能否通过编译：

radians = degrees;

解释： Radians 与 Degrees 均为 double 的别名，本质相同，因此赋值语法正确，编译通过。但语义上把“度”直接赋给“弧度”可能不符合逻辑，需由程序员自行确保正确性。

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