C++ 类型转换函数 与 explicit

类型转换函数 与 explicit

1. 类型转换函数

在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 
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+将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 
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(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。