C++高效安全的运行时动态类型转换
关键字:static_cast,dynamic_cast,fast_dynamic_cast,VS 2015。
OS:Window 10。
C++类之间类型转换有:static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast。
static_cast - 编译时类型检查。如果没有继承关系的类之间转换编译不通过。优点是快,缺点是从父类转换到子类不安全的。
dynamic_cast - 运行时类型检查。可以父子之间转换,也可以兄弟之间转换。优点是安全,缺点是运行时效率低。
reinterpret_cast - 强制转换。最不安全。只有特定场合才能使用。
const_cast - const类型和非const类型互转。
一般从父类转换到子类,或兄弟类之间转换使用dynamic_cast是正确的选择。但是对于大型应用程序的底层开发,dynamic_cast的性能问题就暴露出来了,使用static_cast又不能保证安全,这时就需要自己实现一套高效安全的运行时动态类型转换。
基于虚函数+类型检查的类型转换
1. 为每个类实现classType和queryObject方法。运行时,通过虚函数queryObject调用以及在queryObject里面检查classType来找到合适的对象。具体实现如下:
class A
{
public:
static const char* classType();
virtual void* queryObject(const char* classType) const;
}; const char* A::classType()
{
static const char* s_classType = "A";
return s_classType;
} void* A::queryObject(const char* classType) const
{
if (classType == A::classType())
return const_cast<A*>(this); return nullptr;
} class B
{
public:
static const char* classType();
virtual void* queryObject(const char* classType) const;
}; const char* B::classType()
{
static const char* s_classType = "B";
return s_classType;
} void* B::queryObject(const char* classType) const
{
if (classType == B::classType())
return const_cast<B*>(this); return nullptr;
} class C : public A, public B
{
public:
static const char* classType();
void* queryObject(const char* classType) const override;
}; const char* C::classType()
{
static const char* s_classType = "C";
return s_classType;
} void* C::queryObject(const char* classType) const
{
if (classType == C::classType())
return const_cast<C*>(this); if (void* res = A::queryObject(classType))
return res; if (void* res = B::queryObject(classType))
return res; return nullptr;
} class D : public A
{
public:
static const char* classType();
void* queryObject(const char* classType) const override;
}; const char* D::classType()
{
static const char* s_classType = "D";
return s_classType;
} void* D::queryObject(const char* classType) const
{
if (classType == D::classType())
return const_cast<D*>(this); return A::queryObject(classType);
} template <typename To, typename From>
To* fast_dynamic_cast(const From* from)
{
if (!from)
return nullptr; return static_cast<To*>(from->queryObject(To::classType()));
}
2. new对象C,用指针A指向C对象。C继承于A和B。
A* a = new C();
cout << "A* a = new C();" << endl;
3. 测试类型转换从A到C,计时和检验转换结果。从测试结果看,dyanmic_cast、static_cast、fast_dynamic_cast结果都正确,static_cast效率最高,fast_dynamic_cast其次,dyanmic_cast效率最差。
cout << "===== cast from pointer A to pointer C, should be not null =====" << endl; C* c = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
c = dynamic_cast<C*>(a);
}
stop = clock();
cout << "dynamic_cast from A to C: " << c << ", " << "Time: " << stop - start << endl; c = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
c = static_cast<C*>(a);
}
stop = clock();
cout << "static_cast from A to C: " << c << ", " << "Time: " << stop - start << endl; c = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
c = fast_dynamic_cast<C>(a);
}
stop = clock();
cout << "fast_dynamic_cast from A to C: " << c << ", " << "Time: " << stop - start << endl;
测试结果:
===== cast from pointer A to pointer C, should be not null =====
dynamic_cast from A to C: 00000202D48C9FE0, Time:
static_cast from A to C: 00000202D48C9FE0, Time:
fast_dynamic_cast from A to C: 00000202D48C9FE0, Time:
4. 测试类型转换从A到B,计时和检验转换结果。从测试结果看,static_cast编译不通过,dyanmic_cast、fast_dynamic_cast结果都正确,fast_dynamic_cast效率比dyanmic_cast高。
cout << "\n===== cast from pointer A to pointer B, should be not null =====" << endl; B* b = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
b = dynamic_cast<B*>(a);
}
stop = clock();
cout << "dynamic_cast from A to B: " << b << ", " << "Time: " << stop - start << endl; b = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
//b = static_cast<B*>(a); //compiler error
}
stop = clock();
cout << "static_cast from A to B: " << "compiler error" << endl; b = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
b = fast_dynamic_cast<B>(a);
}
stop = clock();
cout << "fast_dynamic_cast from A to B: " << b << ", " << "Time: " << stop - start << endl;
测试结果:
===== cast from pointer A to pointer B, should be not null =====
dynamic_cast from A to B: 000001D65F2FA308, Time:
static_cast from A to B: compiler error
fast_dynamic_cast from A to B: 000001D65F2FA308, Time:
5. 测试类型转换从A到D,计时和检验转换结果。从测试结果看,static_cast结果不正确,应为空指针,dyanmic_cast、fast_dynamic_cast结果都正确,fast_dynamic_cast效率比dyanmic_cast高。
cout << "\n===== cast from pointer A to pointer D, should be null =====" << endl; D* d = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
d = dynamic_cast<D*>(a);
}
stop = clock();
cout << "dynamic_cast from A to D: " << d << ", " << "Time: " << stop - start << endl; d = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
d = static_cast<D*>(a);
}
stop = clock();
cout << "static_cast from A to D: " << d << ", " << "Time: " << stop - start << endl; d = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
d = fast_dynamic_cast<D>(a);
}
stop = clock();
cout << "fast_dynamic_cast from A to D: " << d << ", " << "Time: " << stop - start << endl;
测试结果:
===== cast from pointer A to pointer D, should be null =====
dynamic_cast from A to D: , Time:
static_cast from A to D: 0000026050C6D310, Time:
fast_dynamic_cast from A to D: , Time:
总结:根据以上测试结果,fast_dynamic_cast和dynamic_cast行为完全一致,并且效率上fast_dynamic_cast比dynamic_cast快10倍以上,在追求性能的底层开发完全可以用fast_dynamic_cast代替dynamic_cast。
附完整代码:
#include "stdafx.h" #include <string>
#include <time.h>
#include <iostream> using namespace std; namespace
{
class A
{
public:
static const char* classType();
virtual void* queryObject(const char* classType) const;
template <typename From>
static A* queryObject(const From* from)
{
if (!from)
return nullptr; return static_cast<A*>(from->queryObject(A::classType()));
}
}; const char* A::classType()
{
static const char* s_classType = "A";
return s_classType;
} void* A::queryObject(const char* classType) const
{
if (classType == A::classType())
return const_cast<A*>(this); return nullptr;
} class B
{
public:
static const char* classType();
virtual void* queryObject(const char* classType) const;
template <typename From>
static B* queryObject(const From* from)
{
if (!from)
return nullptr; return static_cast<B*>(from->queryObject(B::classType()));
}
}; const char* B::classType()
{
static const char* s_classType = "B";
return s_classType;
} void* B::queryObject(const char* classType) const
{
if (classType == B::classType())
return const_cast<B*>(this); return nullptr;
} class C : public A, public B
{
public:
static const char* classType();
void* queryObject(const char* classType) const override;
template <typename From>
static C* queryObject(const From* from)
{
if (!from)
return nullptr; return static_cast<C*>(from->queryObject(C::classType()));
}
}; const char* C::classType()
{
static const char* s_classType = "C";
return s_classType;
} void* C::queryObject(const char* classType) const
{
if (classType == C::classType())
return const_cast<C*>(this); if (void* res = A::queryObject(classType))
return res; if (void* res = B::queryObject(classType))
return res; return nullptr;
} class D : public A
{
public:
static const char* classType();
void* queryObject(const char* classType) const override;
template <typename From>
static D* queryObject(const From* from)
{
if (!from)
return nullptr; return static_cast<D*>(from->queryObject(D::classType()));
}
}; const char* D::classType()
{
static const char* s_classType = "D";
return s_classType;
} void* D::queryObject(const char* classType) const
{
if (classType == D::classType())
return const_cast<D*>(this); return A::queryObject(classType);
} template <typename To, typename From>
To* fast_dynamic_cast(const From* from)
{
return To::queryObject(from);
}
} int main()
{
A* a = new C();
cout << "A* a = new C();" << endl; clock_t start, stop;
const int count = ; cout << "===== cast from pointer A to pointer C, should be not null =====" << endl; C* c = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
c = dynamic_cast<C*>(a);
}
stop = clock();
cout << "dynamic_cast from A to C: " << c << ", " << "Time: " << stop - start << endl; c = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
c = static_cast<C*>(a);
}
stop = clock();
cout << "static_cast from A to C: " << c << ", " << "Time: " << stop - start << endl; c = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
c = fast_dynamic_cast<C>(a);
}
stop = clock();
cout << "fast_dynamic_cast from A to C: " << c << ", " << "Time: " << stop - start << endl; cout << "\n===== cast from pointer A to pointer B, should be not null =====" << endl; B* b = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
b = dynamic_cast<B*>(a);
}
stop = clock();
cout << "dynamic_cast from A to B: " << b << ", " << "Time: " << stop - start << endl; b = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
//b = static_cast<B*>(a); //compiler error
}
stop = clock();
cout << "static_cast from A to B: " << "compiler error" << endl; b = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
b = fast_dynamic_cast<B>(a);
}
stop = clock();
cout << "fast_dynamic_cast from A to B: " << b << ", " << "Time: " << stop - start << endl; cout << "\n===== cast from pointer A to pointer D, should be null =====" << endl; D* d = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
d = dynamic_cast<D*>(a);
}
stop = clock();
cout << "dynamic_cast from A to D: " << d << ", " << "Time: " << stop - start << endl; d = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
d = static_cast<D*>(a);
}
stop = clock();
cout << "static_cast from A to D: " << d << ", " << "Time: " << stop - start << endl; d = nullptr;
start = clock();
for (int i = ; i < count; i++)
{
d = fast_dynamic_cast<D>(a);
}
stop = clock();
cout << "fast_dynamic_cast from A to D: " << d << ", " << "Time: " << stop - start << endl; delete a;
a = nullptr;
return ;
}
C++高效安全的运行时动态类型转换的更多相关文章
- C# 在运行时动态创建类型
C# 在运行时动态的创建类型,这里是通过动态生成C#源代码,然后通过编译器编译成程序集的方式实现动态创建类型 public static Assembly NewAssembly() { //创建编译 ...
- LINQ to SQL 运行时动态构建查询条件
在进行数据查询时,经常碰到需要动态构建查询条件.使用LINQ实现这个需求可能会比以前拼接SQL语句更麻烦一些.本文介绍了3种运行时动态构建查询条件的方法.本文中的例子最终实现的都是同一个功能,从Nor ...
- 使用javassist运行时动态重新加载java类及其他替换选择
在不少的情况下,我们需要对生产中的系统进行问题排查,但是又不能重启应用,java应用不同于数据库的存储过程,至少到目前为止,还不能原生的支持随时进行编译替换,从这种角度来说,数据库比java的动态性要 ...
- 运行时动态库:not found 及介绍-linux的-Wl,-rpath命令
---此文章同步自我的CSDN博客--- 一.运行时动态库:not found 今天在使用linux编写c/c++程序时,需要用到第三方的动态库文件.刚开始编译完后,运行提示找不到动态库文件.我就 ...
- 转: gcc 指定运行时动态库路径
gcc 指定运行时动态库路径 Leave a reply 由于种种原因,Linux 下写 c 代码时要用到一些外部库(不属于标准C的库),可是由于没有权限,无法将这写库安装到系统目录,只好安装用户目录 ...
- [转] Java运行时动态生成class的方法
[From] http://www.liaoxuefeng.com/article/0014617596492474eea2227bf04477e83e6d094683e0536000 廖雪峰 / 编 ...
- 运行时动态伪造vsprintf的va_list
运行时动态伪造vsprintf的va_list #include <stdio.h> int main() { char* m = (char*) malloc(sizeof(int)*2 ...
- SpringBoot运行时动态添加数据源
此方案适用于解决springboot项目运行时动态添加数据源,非静态切换多数据源!!! 一.多数据源应用场景: 1.配置文件配置多数据源,如默认数据源:master,数据源1:salve1...,运行 ...
- 解决 Retrofit 多 BaseUrl 及运行时动态改变 BaseUrl ?
原文地址: juejin.im/post/597856- 解决Retrofit多BaseUrl及运行时动态改变BaseUrl(一) 解决Retrofit多BaseUrl及运行时动态改变BaseUrl( ...
随机推荐
- Asp.net mvc 5 razor
一开始学习dotnet的web项目是Asp.net webform,完全不理解项目为什么要这样设计,就简单的使用ajax调用后台的代码不好吗?为什么还要搞一些什么代码后置的东东. 还有就是有各种加载问 ...
- web安全之SQL注入
一.sql注入是一种将sql代码添加到输入参数中 传递到sql服务器解析并执行得一种攻击手法 例: $sql = "SELECT * FROM goods WHERE Id = 1" ...
- python 常见算法
python虽然具备很多高级模块,也是自带电池的编程语言,但是要想做一个合格的程序员,基本的算法还是需要掌握,本文主要介绍列表的一些排序算法 递归是算法中一个比较核心的概念,有三个特点,1 调用自身 ...
- 云计算之路-阿里云上:docker swarm 集群再次出现故障
非常非常抱歉!16:30 ~ 17:00 左右我们用于跑 ASP.NET Core 站点的 docker swarm 集群再次出现宕机,由此给您带来了很大很大的麻烦,恳请您的谅解! 受此次故障影响的站 ...
- C#封装程序集属性方法注释说明
一.使用封装程序集好处: 在很多分布式应用程序开发中,针对每一种功能可能条用的接口不一样,往往习惯将需要被调用的接口,封装成DLL给调用方应用后使用,这样既规范了调用的方式,又避免了调用出现参数请求方 ...
- 性能优化之reflow和repaint
本文主要介绍一下什么是reflow,repaint, 怎样避免它们造成的不良影响, 怎么通过工具查看分析它们. 一.首先对浏览器渲染引擎下网页呈现过程简要说一下: 浏览器的渲染引擎开始解析html构建 ...
- Excel中choose函数的使用方法
你还在为Excel中choose函数的使用方法而苦恼吗,今天小编教你Excel中choose函数的使用方法,让你告别Excel中choose函数的使用方法的烦恼. 经验主要从四方面对Excel函数进行 ...
- 需求分析---NABCD
N(Need,需求) 我们的产品未来天气,是为了解决不爱看天气预报的群众开发一款类似备忘录式的天气预报软件.很多人认为今天天气很好,明天肯定不会差,但是风云忽变,可能明天就降大雨,所以就忽略了带伞, ...
- Java异常机制简介
什么是异常? 异常一般是指程序在编译期没有问题,但是在程序运行期出现的错误,一个程序会因为出现异常而终止运行,也就是我们常说的挂掉,在多线程下,异常只会影响所在的线程,对其他线程没有影响. Java异 ...
- Python : Module
在Python中,一个.py文件代表一个Module.在Module中可以是任何的符合Python文件格式的Python脚本.了解Module导入机制大有用处. 1 Module 组成 1.1 Mod ...