Boost的轉(zhuǎn)換函數(shù)是對(duì)C++中的四種類型轉(zhuǎn)換函數(shù)（const_cast，reinterpret_cast，static_cast，dynamic_cast）的一些補(bǔ)充和擴(kuò)展，在閱讀本文前，請(qǐng)先熟悉C++中的四種類型轉(zhuǎn)換函數(shù)相關(guān)知識(shí)。

polymorphic_cast

C++提供了dynamic_cast來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)的類型轉(zhuǎn)換，但是如果用來(lái)轉(zhuǎn)換指針時(shí)，需要記得檢查返回值（這是很多程序員容易忘掉的地方），否則一旦轉(zhuǎn)換失敗，將獲得一個(gè)NULL指針，無(wú)異于給程序埋下了一個(gè)定時(shí)炸彈。

Boost的polymorphic_cast在dynamic_cast的基礎(chǔ)上增加了對(duì)返回值的檢測(cè)，如果轉(zhuǎn)換失敗，它就會(huì)拋出std::bad_cast異常。其函數(shù)體如下：

template <class Target, class Source>
inline Target polymorphic_cast(Source* x BOOST_EXPLICIT_DEFAULT_TARGET)
{
    Target tmp = dynamic_cast<Target>(x);
    if ( tmp == 0 ) throw std::bad_cast();
    return tmp;
}

雖然拋異常增加了開(kāi)銷，但使用起來(lái)卻更加簡(jiǎn)單了。

polymorphic_downcast

由于拋出異常會(huì)降低程序的效率，而且dynamic_cast更會(huì)查詢一個(gè)type_info結(jié)構(gòu)來(lái)確定正確的類型，所以不管是空間上的成本還是時(shí)間上的成本，都會(huì)大大增加。在一些應(yīng)用場(chǎng)景中，只需要在編譯期間進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換即可。這時(shí)我們可以使用static_cast來(lái)實(shí)現(xiàn)編譯期間的類型轉(zhuǎn)換，但static_cast可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的類型轉(zhuǎn)換：

struct A
{
    virtual ~A(){}
};

class B:public A{};
class C:public A{};

int main()
{
    A *pa = new C();
    B *pb = static_cast<B*>(pa);
}

對(duì)于上述程序，雖然pa和pb間沒(méi)有繼承關(guān)系，但是這個(gè)轉(zhuǎn)換卻可以通過(guò)，運(yùn)行時(shí)也不會(huì)報(bào)任何錯(cuò)誤，可一旦對(duì)pb進(jìn)行訪問(wèn)，就會(huì)得到錯(cuò)誤的結(jié)果甚至直接導(dǎo)致程序死掉。

polymorphic_downcast就巧妙的解決的這一問(wèn)題，首先還是先看看它的定義：

template <class Target, class Source>
inline Target polymorphic_downcast(Source* x BOOST_EXPLICIT_DEFAULT_TARGET)
{
    BOOST_ASSERT( dynamic_cast<Target>(x) == x ); // detect logic error
    return static_cast<Target>(x);
}

從它的定義可以看出，在運(yùn)行Release模式下，它和是static_cast一樣的，也就是說(shuō)它的Release版具有和static_cast一樣的開(kāi)銷。但在Debug模式下，它會(huì)首先進(jìn)行一次動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換，而一旦類型不匹配，就會(huì)拋出異常。

在上述程序中，如果用polymorphic_downcast來(lái)替換static_cast的話，我們可以先在Debug模式下運(yùn)行程序，如果有錯(cuò)誤的類型轉(zhuǎn)換，將很容易的檢測(cè)出來(lái)。待改正所有的錯(cuò)誤后，再發(fā)布Release版，這樣即沒(méi)有動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換造成的開(kāi)銷，又杜絕了錯(cuò)誤的類型轉(zhuǎn)換。

boost::numeric_cast

在c++中，我們經(jīng)常需要把不同類型的數(shù)字互相轉(zhuǎn)換，如將一個(gè)數(shù)字在long和short之間轉(zhuǎn)換。但由于各數(shù)字的精度不同，當(dāng)一個(gè)數(shù)字從"大"類型到"小"類型就可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)換失敗，如下所示：

long n1 = 99999999;
short n2 = static_cast<short>(n1);

對(duì)于如上轉(zhuǎn)換，n2得到的是一個(gè)負(fù)數(shù)，顯然這個(gè)不是我們所期望的，并且這種運(yùn)行時(shí)的錯(cuò)誤是很難檢測(cè)的，一旦使用了這個(gè)錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，后果不堪設(shè)想。

boost::numeric_cast可以幫助我們解決這一問(wèn)題，對(duì)于上面的轉(zhuǎn)換，boost::numeric_cast會(huì)拋出一個(gè)boost:: bad_numeric_cast這個(gè)異常對(duì)象。從而保證轉(zhuǎn)換后值的有效性。上述代碼可以改寫為如下：

try
{
    long n1 = 99999999;
    short n2 = boost::numeric_cast<short>(n1);
}
catch(boost::bad_numeric_cast&)
{
    std::cout<<"The conversion failed"<<std::endl;
}

numeric_cast是如何知道這樣的數(shù)字轉(zhuǎn)換失敗的呢？numeric_cast合理的應(yīng)用了std::numeric_limits<>，而std::numeric_limits<>就是內(nèi)建數(shù)字類型的type_tratis。當(dāng)然也可以將自己定義的數(shù)字抽象類型添加到std::numeric_limits<>的特化版本中，這樣numeric_cast就可以作用于自定義的類型了。由于相對(duì)復(fù)雜點(diǎn)，本文是介紹其功能和用法，就不分析其源碼了，感興趣的朋友可以參看boost文檔和代碼。

對(duì)于numeric_cast的使用也是有些要求的。

• 源類型和目標(biāo)類型必須都是可拷貝構(gòu)造的

• 源類型和目標(biāo)類型必須都是數(shù)字型類型。也就是被std::numeric_limits<>::is_specialized的特化定義為true

• 源類型必須能被static_cast轉(zhuǎn)換為目標(biāo)類型

其實(shí)對(duì)我們用的系統(tǒng)內(nèi)置的數(shù)字來(lái)說(shuō)，這幾條都不是限制，只有我們?cè)谛枰ㄟ^(guò)它轉(zhuǎn)換自定義的數(shù)據(jù)類型時(shí)，才需要注意，否則編譯不通過(guò)（其實(shí)這個(gè)錯(cuò)誤還比較好發(fā)現(xiàn)和解決）。

boost::lexical_cast

在C/C++程序開(kāi)發(fā)中，往往需要將數(shù)字型對(duì)象的值轉(zhuǎn)換為字符文本格式，或反之操作。雖然C語(yǔ)言就提供了不少系統(tǒng)函數(shù)來(lái)進(jìn)行這種操作，如scanf、atoi等。這些函數(shù)小巧簡(jiǎn)潔，使用很方便，但缺少擴(kuò)展性。在std中引入了stringstream來(lái)以一個(gè)通用的方式實(shí)現(xiàn)各種轉(zhuǎn)換，但缺少對(duì)錯(cuò)誤轉(zhuǎn)換的檢測(cè)。而boost::lexical_cast是在stringstream上的一個(gè)擴(kuò)展，增加了對(duì)錯(cuò)誤的類型轉(zhuǎn)換的檢測(cè)：

#include <string>
#include <iostream>
#include <boost/lexical_cast.hpp>

using namespace std;

int main()
{     
    try
    {
        int i = 100;
        string str = boost::lexical_cast<string>(i);
        cout<<"The string is:"<<str<<endl;
        str = "error";
        i = boost::lexical_cast<int>(str);
    }
    catch(boost::bad_lexical_cast& exobj)
    {
        cout<<"Convert err:"<<endl;
        cout<<exobj.what()<<endl;
    }
}

在上述轉(zhuǎn)換中，第二個(gè)轉(zhuǎn)換從"err"到int的轉(zhuǎn)換是失敗的，會(huì)拋出一個(gè)boost::bad_lexical_cast的異常，從而能幫助我們構(gòu)造更安全穩(wěn)定的程序。

boost::lexical_cast內(nèi)部實(shí)現(xiàn)其實(shí)也是一個(gè)stringstream的封裝，其函數(shù)簡(jiǎn)化如下：

template<typename Target,typename Source>
Target lexical_cast(Source arg){
    detail::lexical_stream<Target,Source> interpreter;
    Target result;
    if(!(interpreter<<arg && interpreter>>result))
        throw_exception(bad_lexical_cast(typeid(Target),typeid(Source)));
    return result;
}

其中l(wèi)exical_stream<>對(duì)字符串流做了一系列的包裝，主要提供了operator<<(Source)和operator>>(Target)操作，用于判斷操作是否成功。

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