仿照boost::lexical_cast,编写一个text_cast

跨平台项目中自制text_cast替代boost
作者在跨平台项目中使用boost库,移植时遇到编译和表现差异问题,决定自己实现boost的date_time库和lexical_cast功能。详细介绍了自制text_cast替代lexical_cast的过程,包括编写模板函数、解决编译器匹配问题以及针对bool类型编写偏特化版本。

首先说明,这个text_cast不光是编写来玩的,它还有一定的用途。我在最近的一个跨平台(Win32,数个版本的Linux)的项目中用到了boost库,编码的时候还是很爽的,等到了移植的时候,就发现我每到一个平台(数量还在增加)上,就要先把boost编译一下,如果光是这样倒也罢了。更要命的是我发现boost在某些平台上的表现有微妙的差别,例如在异常的处理上,这些给我带来了不少麻烦。在很多次痛苦的追踪以后,发现问题竟然追到了boost库里面!不是说boost不好,而是它设计的太通用,而我的很多要求都很简单。经过一番思索,我发现我其实只用了boost的date_time库和lexical_cast,所以痛定思痛,决定干脆还是自己把这两个功能实现了算了,虽然效率可能没有boost来得高,稳定性可能没有boost好,但是只要能应付我的需求就是好的。

首先是取代lexical_cast的工作,lexical_cast在我的应用中都是这样出现的——
把string转换成原生类型:
inti = lexical_cast<int>("234");
把原生类型转换成string:
strings = lexical_cast<bool>(true);

如果自己写一个text_cast,首要的要求就是尽可能少的改动客户代码,也就是说,最好用一个replace就能完成改动工作,那么就要保证调用语法和语义都与lexical_cast一致。入手当然很容易:

template<typename Target>
Target text_cast(const string& arg)
{
stringstream ss(arg);
Target ret;
ss >> ret;

return ret;
}

仅仅使用它,把string转换成原生类型都没有问题了,但是它不能把原生类型转换成string。因为它压根儿就不接受这些参数。那么,我们再加一个可不可以呢?

template<typename Source>
string text_cast(Source arg)
{
stringstream ss;
ss << arg;

return ss.str();
}


使用这两个模版,当我们用下面的代码来测试的时候,VC7.1会抱怨的

int main()
{
string str = "234";
int i = text_cast<int>(str);
cout << i << endl;

string s = text_cast<string>(i);
cout << s << endl;
}

错误信息是:
error C2665: “text_cast” : 2 个重载中没有一个可以转换参数 1(从“int”类型)
c:\boosttest\boosttest.cpp(8): 可能是“std::string text_cast<std::string>(Source)”
with
[
Source=std::string
]
c:\boosttest\boosttest.cpp(17): 或 “Target text_cast<std::string>(const std::string &)”
with
[
Target=std::string
]
试图匹配参数列表“(int)”时

道理很简单,正如提示所说,对于text_cast<string>(i),编译器不知道如何去匹配正确的函数。如果把这一句改为 text_cast(i) ,换言之,不用模版参数,让编译器自己去匹配,倒是可以通过。但是这样就要改动客户代码,怎么办呢?其实可以这样解决:

template<typename Target, typename Source>
string text_cast(Source arg)
{
stringstream ss;
ss << arg;

return ss.str();
}

这样做的结果是使得

template<typename Target>
Target text_cast(const string& arg)


成了这个模版的偏特化版本,在参数类型为string的时候,会调用后者,而其他的时候(当然这个时候目标类型就是string了)会调用前者。这样,上面的程序段就可以顺利地通过了。
其实还有一个问题,上面的两个模版在把string转换成bool的时候,不能符合我的要求。我希望它能把字符串true, True, t, T, 1以及种种古怪的形式变成bool类型的true,而把false, False, f, F, 0等等的变成bool类型的false。而stringstream只有在看到0和1的时候才能正确的工作。于是,又需要编写一个针对bool类型的偏特化版本:

template<>
bool text_cast(const string& arg)
{
char c = arg[0];
if(c == '1' || c == 't' || c == 'T')
return true;
else if(c == '0' || c == 'f' || c == 'F')
return false;
else
throw;
// 当然,这里的处理还应该更系统一点
}


这样,即便 text_cast<bool>("tRuE") 这样的调用也难不倒它。虽然它可能把 "tttt" 也转换成true,但是在我的程序里面,不会有这样的情况发生。


### boost::lexical_cast 处理 double 类型时的精度范围 `boost::lexical_cast` 是一个用于在不同数据类型之间进行转换的工具,它依赖于标准库中的流操作(如 `std::stringstream`)来实现类型转换。当涉及到 `double` 类型时,`boost::lexical_cast` 的精度主要取决于以下几个因素: 1. **底层流机制的精度限制**: `boost::lexical_cast` 内部使用 `std::stringstream` 来执行类型转换,而 `std::stringstream` 的精度由其默认设置或显式设置的格式化标志决定。默认情况下,浮点数的输出精度由 `std::numeric_limits<double>::digits10` 控制,通常为 15-17 位十进制数字[^1]。 2. **IEEE 754 标准的限制**: C++ 中的 `double` 类型遵循 IEEE 754 双精度浮点数标准,能够表示大约 15-17 位有效数字。这意味着,即使 `boost::lexical_cast` 在转换过程中没有引入额外误差,`double` 类型本身的精度限制也会导致结果最多保留 15-17 位有效数字[^3]。 3. **输入字符串的格式**: 如果输入是一个字符串形式的数字,`boost::lexical_cast` 的精度还会受到该字符串中数字的有效位数影响。例如,字符串 `"12345678901234567890"` 超过了 `double` 类型的精度范围,因此在转换为 `double` 后,可能会丢失部分低阶位信息[^2]。 4. **异常处理与精度控制**: 如果需要更高的精度控制,可以考虑使用 `try_lexical_convert` 函数,它提供了一种不抛出异常的方式进行类型转换,并允许用户检查转换是否成功。这在处理可能超出 `double` 精度范围的数值时特别有用[^3]。 以下是一个示例代码,展示如何使用 `boost::lexical_cast` 转换 `double` 类型并观察其精度: ```cpp #include <boost/lexical_cast.hpp> #include <iostream> #include <limits> int main() { try { // 测试高精度字符串到 double 的转换 std::string highPrecisionStr = "12345678901234567890"; double result = boost::lexical_cast<double>(highPrecisionStr); std::cout << "Converted value: " << result << std::endl; // 检查 double 的精度限制 std::cout << "Maximum digits10 for double: " << std::numeric_limits<double>::digits10 << std::endl; } catch (const boost::bad_lexical_cast& e) { std::cerr << "Conversion failed: " << e.what() << std::endl; } return 0; } ``` ### 注意事项 - 当输入字符串包含超过 `double` 精度范围的数字时,`boost::lexical_cast` 不会抛出异常,而是会截断超出范围的部分。 - 如果需要更高的精度(例如支持任意精度的数学运算),可以考虑使用专门的库,如 `Boost.Multiprecision` 或其他大数库[^4]。
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