C 类型转换（Type Casting）

类型转换用于在不同类型之间进行值或表示的变换，分为隐式转换与显式转换（强制类型转换）。理解整数提升、常规算术转换与指针转换规则，是写出可靠 C 程序的基础。

1. 隐式转换（隐式类型提升）

• 整数提升：char、short 在表达式中通常提升为 int（或 unsigned int，取决于范围）。
• 常规算术转换：参与二元算术运算时，操作数会转换到共同类型（如 double > float > long long > long > int 的层级；具体依实现和标准规则）。
• 赋值、比较与函数实参传递时，编译器会按目标类型进行转换并可能发出警告。

示例：

char c = 120;        // 存储为 8 位（实现相关），在表达式中会提升为 int
int x = c + 10;      // c 被提升为 int 再参与运算

2. 显式转换（强制类型转换）

• 语法：(T)expr
• 用途：
  • 缩小或扩大类型范围（可能溢出/截断）。
  • 在数值类型与指针类型之间转换（需极度谨慎）。
  • 解除 void* 的通用指针到具体指针类型。

示例：

double d = 3.14;
int i = (int)d;         // 截断为 3
void *pv = &i;
int *pi = (int*)pv;     // 从 void* 转回具体类型

3. 指针与地址转换

• void* 是通用指针，可与任意对象指针互转，但需确保原始类型一致。
• 不同对象类型指针之间的互转（非 char*/unsigned char*）可能违反严格别名规则，导致未定义行为。
• 指针与整数互转依赖实现，只在特定平台/场景下安全。

float f = 1.0f;
void *p = &f;           // OK：任意对象指针 -> void*
float *pf = (float*)p;  // OK：void* -> 原类型

4. const/volatile 合法转换

• const int *p 转为 int * 会丢弃常量限定，编译器允许但一旦通过该指针修改对象即为未定义行为（若原对象是常量）。
• 推荐保持限定符正确传播；必要时使用不同 API 设计避免移除限定。

5. 数值转换的风险与实践

• 截断与溢出：

unsigned char b = (unsigned char)300; // 可能得到 44（被截断至 8 位）

• 有符号/无符号混用：比较与运算易出现意外提升与结果。
• 浮点到整数：截断而非四舍五入；使用 lround/round 等库函数更可控。

实践建议：

• 打开编译器警告（如 -Wall -Wextra），显式转换处加注释说明意图。
• 先进行范围检查，再做显式转换。

6. 结构体、联合与内存视图

• 不能直接在不同结构体类型间转换指针并解引用（未定义行为）。
• 若需多视图表示，考虑使用 union 或 memcpy 安全地在字节级复制：

float f = 1.0f; unsigned u;
memcpy(&u, &f, sizeof u); // 按位复制，避免严格别名 UB

7. 示例：安全的字符串转数值

long parse_i32(const char *s, int *ok) {
    char *end = NULL; errno = 0;
    long v = strtol(s, &end, 10);
    if (errno != 0 || end==s || *end!='\0' || v < INT_MIN || v > INT_MAX) {
        if (ok) *ok = 0; return 0;
    }
    if (ok) *ok = 1; return v; // 后续再显式转换为 int
}

8. 小结

• 优先利用隐式转换的规则与编译器告警，减少不必要的强转。
• 涉及指针与别名的转换要格外谨慎，必要时通过 memcpy、union 或重新设计接口规避。