一、說明

Boost.Conversion 在頭文件 boost/cast.hpp 中定義了轉(zhuǎn)換運算符 boost::polymorphic_cast 和 boost::polymorphic_downcast。它們旨在更精確地處理類型轉(zhuǎn)換——通常使用 dynamic_cast 完成。

庫由兩個文件組成。分別在boost/cast.hpp文件中定義了boost::polymorphic_cast和boost::polymorphic_downcast這兩個類型轉(zhuǎn)換操作符, 在boost/lexical_cast.hpp文件中定義了boost::lexical_cast。

二、示例和代碼

boost::polymorphic_cast和boost::polymorphic_downcast是為了使原來用dynamic_cast實現(xiàn)的類型轉(zhuǎn)換更加具體。具體細節(jié)，如下例所示。

struct father 
{ 
  virtual ~father() { }; 
}; 
struct mother 
{ 
  virtual ~mother() { }; 
}; 
struct child : 
  public father, 
  public mother 
{ 
}; 
void func(father *f) 
{ 
  child *c = dynamic_cast<child*>(f); 
} 
int main() 
{ 
  child *c = new child; 
  func(c); 
  father *f = new child; 
  mother *m = dynamic_cast<mother*>(f); 
} 

本例使用dynamic_cast類型轉(zhuǎn)換操作符兩次: 在func()函數(shù)中，它將指向父類的指針轉(zhuǎn)換為指向子類的指針。在main()中, 它將一個指向父類的指針轉(zhuǎn)為指向另一個父類的指針。第一個轉(zhuǎn)換稱為向下轉(zhuǎn)換(downcast)，第二個轉(zhuǎn)換稱為交叉轉(zhuǎn)換(cross cast)。

通過使用 Boost.Conversion 的類型轉(zhuǎn)換操作符，可以將向下轉(zhuǎn)換和交叉轉(zhuǎn)換區(qū)分開來。

#include <boost/cast.hpp> 
struct father 
{ 
  virtual ~father() { }; 
}; 
struct mother 
{ 
  virtual ~mother() { }; 
}; 
struct child : 
  public father, 
  public mother 
{ 
}; 
void func(father *f) 
{ 
  child *c = boost::polymorphic_downcast<child*>(f); 
} 
int main() 
{ 
  child *c = new child; 
  func(c); 
  father *f = new child; 
  mother *m = boost::polymorphic_cast<mother*>(f); 
} 

boost::polymorphic_downcast
 類型轉(zhuǎn)換操作符只能用于向下轉(zhuǎn)換。 它內(nèi)部使用 
static_cast
 實現(xiàn)類型轉(zhuǎn)換。 由于 
static_cast
 并不動態(tài)檢查類型轉(zhuǎn)換是否合法，所以 
boost::polymorphic_downcast
 應(yīng)該只在類型轉(zhuǎn)換是安全的情況下使用。 在調(diào)試(debug builds)模式下, 
boost::polymorphic_downcast
 實際上在 
assert ()
函數(shù)中使用
 dynamic_cast
 驗證類型轉(zhuǎn)換是否合法。 請注意這種合法性檢測只在定義了
NDEBUG
宏的情況下執(zhí)行，這通常是在調(diào)試模式下。

向下轉(zhuǎn)換最好使用boost::polymorphic_downcast, 那么boost::polymorphic_cast就是交叉轉(zhuǎn)換所需要的了。 由于dynamic_cast是唯一能實現(xiàn)交叉轉(zhuǎn)換的類型轉(zhuǎn)換操作符，boost::polymorphic_cast內(nèi)部使用了它。 由于boost::polymorphic_cast能夠在錯誤的時候拋出std::bad_cast類型的異常，所以優(yōu)先使用這個類型轉(zhuǎn)換操作符還是很有必要的。相反，dynamic_cast在類型轉(zhuǎn)換失敗使將返回0。 避免手工驗證返回值，boost::polymorphic_cast提供了自動化的替代方式。

boost::polymorphic_downcast和boost::polymorphic_cast只在指針必須轉(zhuǎn)換的時候使用；否則，必須使用dynamic_cast執(zhí)行轉(zhuǎn)換。 由于boost::polymorphic_downcast是基于static_cast，所以它不能夠，比如說，將父類對象轉(zhuǎn)換為子類對象。 如果轉(zhuǎn)換的類型不是指針，則使用boost::polymorphic_cast執(zhí)行類型轉(zhuǎn)換也沒有什么意義，而在這種情況下使用dynamic_cast還會拋出一個std::bad_cast異常。

雖然所有的類型轉(zhuǎn)換都可用dynamic_cast實現(xiàn)，可boost::polymorphic_downcast和boost::polymorphic_cast也不是真正隨意使用的。 Boost.Conversion 還提供了另外一種在實踐中很有用的類型轉(zhuǎn)換操作符。 體會一下下面的例子。

#include <boost/lexical_cast.hpp> 
#include <string> 
#include <iostream> 
int main() 
{ 
  std::string s = boost::lexical_cast<std::string>(169); 
  std::cout << s << std::endl; 
  double d = boost::lexical_cast<double>(s); 
  std::cout << d << std::endl; 
} 

類型轉(zhuǎn)換操作符boost::lexical_cast可將數(shù)字轉(zhuǎn)換為其他類型。 例子首先將整數(shù)169轉(zhuǎn)換為字符串，然后將字符串轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)。

boost::lexical_cast內(nèi)部使用流(streams)執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作。 因此，只有那些重載了operator<<()和operator>>()這兩個操作符的類型可以轉(zhuǎn)換。 使用boost::lexical_cast的優(yōu)點是類型轉(zhuǎn)換出現(xiàn)在一行代碼之內(nèi)，無需手工操作流(streams)。 由于流的用法對于類型轉(zhuǎn)換不能立刻理解代碼含義, 而boost::lexical_cast類型轉(zhuǎn)換操作符還可以使代碼更有意義，更加容易理解。

請注意boost::lexical_cast并不總是訪問流(streams)；它自己也優(yōu)化了一些數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換。

如果轉(zhuǎn)換失敗，則拋出boost::bad_lexical_cast類型的異常，它繼承自std::bad_cast。

#include <boost/lexical_cast.hpp> 
#include <string> 
#include <iostream> 
int main() 
{ 
  try 
  { 
    int i = boost::lexical_cast<int>("abc"); 
    std::cout << i << std::endl; 
  } 
  catch (boost::bad_lexical_cast &e) 
  { 
    std::cerr << e.what() << std::endl; 
  } 
} 

三、更多示例代碼

本例由于字符串 "abc" 不能轉(zhuǎn)換為int類型的數(shù)字而拋出異常。

示例 54.1。使用 dynamic_cast 向下和交叉投射

struct base1 { virtual ~base1() = default; };
struct base2 { virtual ~base2() = default; };
struct derived : public base1, public base2 {};
void downcast(base1 *b1)
{
  derived *d = dynamic_cast<derived*>(b1);
}
void crosscast(base1 *b1)
{
  base2 *b2 = dynamic_cast<base2*>(b1);
}
int main()
{
  derived *d = new derived;
  downcast(d);
  base1 *b1 = new derived;
  crosscast(b1);
}

Example54.1

示例 54.1 兩次使用了轉(zhuǎn)換運算符 dynamic_cast：在 downcast() 中，它將指向基類的指針轉(zhuǎn)換為指向派生類的指針。在 crosscast() 中，它將指向基類的指針轉(zhuǎn)換為指向不同基類的指針。第一個轉(zhuǎn)換是向下轉(zhuǎn)換，第二個轉(zhuǎn)換是交叉轉(zhuǎn)換。 Boost.Conversion 中的轉(zhuǎn)換運算符讓您可以區(qū)分向下轉(zhuǎn)換和交叉轉(zhuǎn)換。

示例 54.2。使用 polymorphic_downcast 和 polymorphic_cast 進行向下和交叉轉(zhuǎn)換

#include <boost/cast.hpp>
struct base1 { virtual ~base1() = default; };
struct base2 { virtual ~base2() = default; };
struct derived : public base1, public base2 {};
void downcast(base1 *b1)
{
  derived *d = boost::polymorphic_downcast<derived*>(b1);
}
void crosscast(base1 *b1)
{
  base2 *b2 = boost::polymorphic_cast<base2*>(b1);
}
int main()
{
  derived *d = new derived;
  downcast(d);
  base1 *b1 = new derived;
  crosscast(b1);
}

boost::polymorphic_downcast（參見示例 54.2）只能用于向下轉(zhuǎn)型，因為它使用 static_cast 來執(zhí)行轉(zhuǎn)換。因為 static_cast 不會動態(tài)檢查轉(zhuǎn)換的有效性，boost::polymorphic_downcast 必須僅在轉(zhuǎn)換安全時使用。在調(diào)試版本中，boost::polymorphic_downcast 使用 dynamic_cast 和 assert() 來確保類型轉(zhuǎn)換有效。只有在未定義宏 NDEBUG 時才會執(zhí)行此測試，這通常是調(diào)試版本的情況。

boost::polymorphic_cast 是交叉轉(zhuǎn)換所必需的。 boost::polymorphic_cast 使用 dynamic_cast，它是唯一可以執(zhí)行交叉轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換運算符。最好使用 boost::polymorphic_cast 而不是 dynamic_cast，因為前者在出現(xiàn)錯誤時拋出 std::bad_cast 類型的異常，而 dynamic_cast 在類型轉(zhuǎn)換失敗時返回空指針。

僅使用 boost::polymorphic_downcast 和 boost::polymorphic_cast 來轉(zhuǎn)換指針；否則，使用 dynamic_cast。因為 boost::polymorphic_downcast 是基于 static_cast 的，所以它不能將基類的對象轉(zhuǎn)換為派生類的對象。此外，使用 boost::polymorphic_cast 轉(zhuǎn)換指針以外的類型沒有意義，因為如果轉(zhuǎn)換失敗，dynamic_cast 將拋出 std::bad_cast 類型的異常。

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