偷窥Boost Conversion Library(一)

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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);

} // numeric_cast

条件一:如果源类型对象的当前值小于0,而且目标类型是无符号型(unsigned)的,那么转换失败。

条件二:如果源类型对象是有符号型的,而且它的当前值小于目标类型所容纳的最小值,那么转换失败。

条件三:如果源类型对象的当前值大于目标类型的最大值,那么转换失败。

如果这三个条件都不满足,那么就可以放心大胆的用static_cast转换这个数字类型。

 

//(还没完,继续)

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