Boost的轉(zhuǎn)換函數(shù)是對C++中的四種類型轉(zhuǎn)換函數(shù)（const_cast，reinterpret_cast，static_cast，dynamic_cast）的一些補充和擴展，在閱讀本文前，請先熟悉C++中的四種類型轉(zhuǎn)換函數(shù)相關(guān)知識。

polymorphic_cast

C++提供了dynamic_cast來實現(xiàn)運行時的類型轉(zhuǎn)換，但是如果用來轉(zhuǎn)換指針時，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NULL指針，無異于給程序埋下了一個定時炸彈。

Boost的polymorphic_cast在dynamic_cast的基礎(chǔ)上增加了對返回值的檢測，如果轉(zhuǎn)換失敗，它就會拋出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銷，但使用起來卻更加簡單了。

polymorphic_downcast

由于拋出異常會降低程序的效率，而且dynamic_cast更會查詢一個type_info結(jié)構(gòu)來確定正確的類型，所以不管是空間上的成本還是時間上的成本，都會大大增加。在一些應(yīng)用場景中，只需要在編譯期間進行類型轉(zhuǎn)換即可。這時我們可以使用static_cast來實現(xiàn)編譯期間的類型轉(zhuǎn)換，但static_cast可能導(dǎo)致錯誤的類型轉(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);
}

對于上述程序，雖然pa和pb間沒有繼承關(guān)系，但是這個轉(zhuǎn)換卻可以通過，運行時也不會報任何錯誤，可一旦對pb進行訪問，就會得到錯誤的結(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，在運行Release模式下，它和是static_cast一樣的，也就是說它的Release版具有和static_cast一樣的開銷。但在Debug模式下，它會首先進行一次動態(tài)轉(zhuǎn)換，而一旦類型不匹配，就會拋出異常。

在上述程序中，如果用polymorphic_downcast來替換static_cast的話，我們可以先在Debug模式下運行程序，如果有錯誤的類型轉(zhuǎn)換，將很容易的檢測出來。待改正所有的錯誤后，再發(fā)布Release版，這樣即沒有動態(tài)轉(zhuǎn)換造成的開銷，又杜絕了錯誤的類型轉(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，當一個數(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);

對于如上轉(zhuǎn)換，n2得到的是一個負數(shù)，顯然這個不是我們所期望的，并且這種運行時的錯誤是很難檢測的，一旦使用了這個錯誤的轉(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題，對于上面的轉(zhuǎn)換，boost::numeric_cast會拋出一個boost:: bad_numeric_cast這個異常對象。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。由于相對復(fù)雜點，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。

對于numeric_cast的使用也是有些要求的。

• 源類型和目標類型必須都是可拷貝構(gòu)造的

• 源類型和目標類型必須都是數(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)換為目標類型

其實對我們用的系統(tǒng)內(nèi)置的數(shù)字來說，這幾條都不是限制，只有我們在需要通過它轉(zhuǎn)換自定義的數(shù)據(jù)類型時，才需要注意，否則編譯不通過（其實這個錯誤還比較好發(fā)現(xiàn)和解決）。

boost::lexical_cast

在C/C++程序開發(fā)中，往往需要將數(shù)字型對象的值轉(zhuǎn)換為字符文本格式，或反之操作。雖然C語言就提供了不少系統(tǒng)函數(shù)來進行這種操作，如scanf、atoi等。這些函數(shù)小巧簡潔，使用很方便，但缺少擴展性。在std中引入了stringstream來以一個通用的方式實現(xiàn)各種轉(zhuǎn)換，但缺少對錯誤轉(zhuǎn)換的檢測。而boost::lexical_cast是在stringstream上的一個擴展，增加了對錯誤的類型轉(zhuǎn)換的檢測：

#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，第二個轉(zhuǎn)換從"err"到int的轉(zhuǎn)換是失敗的，會拋出一個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)部實現(xiàn)其實也是一個stringstream的封裝，其函數(shù)簡化如下：

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。

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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