偷窥Boost Conversion Library(一)

最新推荐文章于 2021-02-24 19:39:33 发布

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#library #编译器 #class #struct #c++ #null

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本文介绍了Boost库中与多态类型和数字相关的转换。多态类型转换方面，polymorphic_cast在dynamic_cast基础上增加返回值检测，polymorphic_downcast可降低成本；数字转换方面，numeric_cast能解决static_cast和隐式转换可能出现的值不正确问题，通过特定条件判断转换是否失败。

本文转自辣子鸡丁::天水涧

开门见山废话少说

一、与多态类型相关的转换

1、 polymorphic_cast与dynamic_cast

dynamic_cast可以安全地将一个指向多态对象的指针向下转换为派生类指针。但是，当dynamic_cast转换失败时，返回的是NULL，也就是说，dynamic_cast的转换成功与否是在运行期确定，而不像其他C++内建cast那样在编译期确定。换言之，如果在进行dynamic_cast之后，不检测返回值，就等于埋下了一个定时炸弹。

而Boost的polymorphic_cast在dynamic_cast的基础上增加了对返回值的检测，如果转换失败，它就会抛出std::bad_cast。

2、 polymorphic_downcast与dynamic_cast

但是抛出异常会降低程序的效率，而且dynamic_cast更会查询一个type_info结构来确定正确的类型，所以不管是空间上的成本还是时间上的成本，都会大大增加。

polymorphic_downcast可以把成本降低到最低，甚至是编译期上。不过使用这个转换必须非常的小心。

//#define NDEBUG

#include<cassert>

using namespace std;

struct A{

virtual ~A(){}

};

class B:public A{};

class C:public A{};

int main(){

A *pa=new C;

B *pb=polymorphic_downcast<B*>(pa);

}

注意上面没有定义NDEBUG(或编译器的调式模式)，这样才能在调试时，判断polymorphic_downcast是否成功。最后，当一切OK的时候，再将定义NDEBUG(或关闭编译器的调试模式)。这样在最终的软件中，polymorphic_downcast即保证了安全的转换，又保证了低运行成本。

3、窥其内部

template <typename Target, typename Source>

inline Target polymorphic_cast(Source*x){

Target tmp = dynamic_cast<Target>(x);

if ( tmp == 0 ) throw std::bad_cast();

return tmp;

}

polymorphic_cast本质上还是一个dynamic_cast。

现在来关心一下polymorphic_downcast

template <typename Target, typename Source>

inline Target polymorphic_downcast(Source* x){

assert( dynamic_cast<Target>(x) == x );

return static_cast<Target>(x);

}

可以看到polymorphic_downcast里用到了assert。当在调试模式下，assert将起到非常关键的作用。如果dynamic_cast转换成功，那么static_cast必然不会出现问题。当在调试模式下一切就绪后，关闭assert的功能，那么就可以保证最后在static_cast下也不会出现问题。这样就把运行成本降低了。

二、与数字相关的转换

1、numeric_cast与static_cast和隐式转换

先来看一个将double类型的整数转换为int类型的数static_cast的转换。

double d=10;

int i=static_cast<int>(d); //int i(d);

对于这个转换看不出任何的缺陷，不过唯一可以肯定的是double是8Bytes，而int只有4Bytes，这也说明了转换后的值极有可能不正确。例如尝试把d的值改为9999999999，你就会发现转换后i的值变得极为畸形。虽然这样的转换算得上是失败的转换，但是并不是所有从“大”类型到“小”类型的转换都是失败的转换，也不是所有从“小”类型到“大”类型的转换都是合格的转换。

Boost的numeric_cast可以帮我们解决这样的问题。例如对于上面的，当d为9999999999，那么转换必将失败，numeric_cast就抛出boost:: bad_numeric_cast这个异常对象。这样，就能保证转换后值的有效性。用法见下。

double d=10;

int i;

try{

i=boost::numeric_cast<int>(d);

}

catch(boost::bad_numeric_cast&){

std::cout<<”The conversion failed”<<std::endl;

}

对于numeric_cast的使用是有要求的。

1、源类型和目标类型必须都是可拷贝构造的

2、源类型和目标类型必须都是数字型类型。也就是被std::numeric_limits<>::is_specialized的特化定义为true

3、源类型必须能被static_cast转换为目标类型

2、窥其内部

numeric_cast是如何知道这样的数字转换失败的呢？numeric_cast合理的应用了std::numeric_limits<>，而std::numeric_limits<>就是内建数字类型的type_tratis。当然也可以将自己定义的数字抽象类型添加到std::numeric_limits<>的特化版本中，这样numeric_cast就可以作用于自定义的类型了。

template<typename Target, typename Source>

inline Target numeric_cast(Source arg){

typedef detail::fixed_numeric_limits<Source> arg_traits;

typedef detail::fixed_numeric_limits<Target> result_traits;

if (

(arg<0 && !result_traits::is_signed) //条件一

|| (arg_traits::is_signed && arg < result_traits::min()) //条件二

|| arg > result_traits::max()) ) //条件三

{

throw bad_numeric_cast();

}

return static_cast<Target>(arg);