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C++ 类型转换函数 与 explicit

时间:2018-02-10  来源:未知  作者:admin666

类型转换函数 与 explicit

1. 类型转换函数

C++中,可以使用构造函数将一个指定类型的数据转换为类的对象,也可以使用类型转换函数 (type conversion function)将一个类对象转换为其他类型的数据。

我们直接通过一个简单的代码介绍转换函数:

#include <iostream>
using namespace std;

class Fraction
{
    public:
        Fraction(int num, int den = 1) : m_numerator(num), m_denominator(den) {}
        operator double() const {
            return (double) m_numerator/m_denominator; 
        }
    private:
        int m_numerator;        // 分子
        int m_denominator;      // 分母
};
int main(void)
{
    Fraction f(3, 5); 
    double d = 3.2 + f;
    cout << d << endl;

    return 0;
}

我们设计了一个分数(Fraction)类,该类有两个私有变量,分别表示分子和分母。构造函数有两个参数,第二个参数默认为1。

在主函数中,定义了一个分数类的对象f,分子为3,分母为5。然后将3.2 + f的值设置为变量d

3.2是一个浮点类型的变量,而f是一个Fraction类型的变量,因此不能直接相加,于是编译器会到分数类中寻找,找到了operator double函数,该函数可以将类型对象转换为一个浮点类型的变量。因此该函数就是我们所说的类型转换函数(type conversion function)。通过分数类中的转换函数,我们给出转换函数的一般形式:

operator 类型名称() const {
        // 实现转换      
}
  1. 转换函数必须是类的成员函数
  2. 转换函数不能声明返回类型
  3. 形参列表必须为空
  4. 类型转换函数通常应该是const

类型转换运算符是隐式执行的,因此对象f就拥有了双重类型,既可以是类类型,也可以是double类型。

2. explicit

既然可以调用类型转换函数将该Fraction类型转换为double类型,那么也可以通过重载+double类型转换为类类型。因此该类的代码如下:

class Fraction
{
    public:
    Fraction(int num, int den = 1) : m_numerator(num), m_denominator(den) {}
    Fraction operator + (const Fraction& f) {
        return Fraction(f.m_numerator + this->m_numerator , f.m_denominator + this->m_denominator); 
    }

    private:
    int m_numerator;
    int m_denominator;
};
int main(void)
{
    Fraction f(3, 5); 
    Fraction d = f + 3.2 ;

    return 0;
}

当我们将f + 3.2的值赋值给d实例时,3.2就通过构造函数转换为Fraction类型,然后调用operator +函数将两个实例加起来赋值给d对象。

但是如果同时存在类型转换函数,会发生什么情况呢?我们加入类型转换函数:

#include <iostream>
using namespace std;

class Fraction
{
    public:
    /* explicit */ Fraction(int num, int den = 1) : m_numerator(num), m_denominator(den) {}
    /* explicit */operator double() const {
        return (double) m_numerator/m_denominator; 
    }
    Fraction operator + (const Fraction& f) {
        return Fraction(f.m_numerator+this->m_numerator, f.m_denominator+this->m_denominator); 
    }

    private:
    int m_numerator;
    int m_denominator;
};
int main(void)
{
    Fraction f(3, 5); 
    double d = f + 3.2;

    return 0;

} 

如果编译上述的代码就会立刻报错:ambiguous overload for ‘operator+’ (operand types are ‘Fraction’ and ‘double’)

因为存在了二义性。我们来具体分析以下:

  • f对象可以通过类型转换函数将类类型转换为double类型,然后加上3.2赋值给d
  • 3.2也可以通过构造函数将double类型转换为Fraction类型,然后两个类类型相加,又可以通过类型转换函数转换为double类型,所以这种方法也可以。

因此,以上两种方式都可以,所以编译器会报二义性的错误

解决的办法就是,使用explicit关键字的限制,使用方法也有两种:

  • 直接在构造函数前加上explicit关键字,防止double类型的变量隐式的转换为类类型。
  • 在转换构造函数operator double前加上explicit关键字,表示只有显示的将类类型转换为double类型时才调用该函数。
    • 例如:double d = static_cast<double>(f) + 3.2

后面的方法是C++11新引入的显示的类型转换运算符。

我们要尽量避免有二义性的类型转换,如果类中包含一个或多个类型转换,则必须确保在类类型和目标类型之间只存在唯一一种转换方式,否则将出现二义性。

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