C++ <012> C++转换构造函数与explicit关键字

一、转换构造函数

一个构造函数接收一个不同于其类类型的形参，可以视为将其形参转换成类的一个对象。像这样的构造函数称为转换构造函数。

除了创建类对象之外，转换构造函数还为编译器提供了执行隐式类型转换的方法。只要在需要类的类型值的地方，给定构造函数的形参类型的值，就将由编译器执行这种类型的转换。

举一个简单的例子，先来看下面这个类：

class IntClass
{
    private:
        int value;
    public:
        //转换int的转换构造函数
        IntClass(int intValue)
        {
            value = intValue;
        }
        int getValue() const { return value; }
};

由于构造函数 IntClass(int) 只接收一个类型不同于 IntClass 的单个形参，所以它是一个转换构造函数。

只要上下文需要类对象，但提供的却是构造函数形参类型的值，则编译器将自动调用转换构造函数，这会在以下 4 种不同的上下文环境中出现：

1、该类的一个对象使用转换构造函数的形参类型的值进行初始化。例如:

IntClass intObject = 23;

 

2、该类的一个对象被赋给了一个转换构造函数形参类型的值。例如:

intObject = 24;

 

3、函数需要的是该类的类型的值形参，但传递的却是构造函数的形参类型的值。例如，假设定义了下面这样一个函数：

void printValue(IntClass x)
{
    cout << x.getValue();
}

但是在调用它的时候却传递了一个整数给它：

printValue(25);

编译器将使用转换构造函数将整数 25 转换为 IntClass 类的对象，然后将该对象传递给该函数。如果形参是一个指针或对 IntClass 对象的引用，则编译器将不会调用转换构造函数。只有在形参按值传递时，才会调用转换构造函数。

4、声明类的类型的返回值的函数实际上返回的却是转换构造函数的形参类型的值。例如，编译器将接收以下函数：

IntClass f(int intValue)
{
    return intValue;
}

请注意，虽然已经将 IntClass 声明为其返回类型，但是该函数仍然会返回整数类型的值，于是编译器也将再次隐式地调用转换构造函数，将整数 intValue 转换为一个 IntClass 对象，这个对象正是需要从函数返回的对象。

以下程序演示了转换构造函数的操作。

Convert.h的内容
#include <iostream>
using namespace std;

class IntClsss
{
    private:
        int value;
    public:
        //Convert constructor from int
        IntClass(int intValue)
        {
            value = intValue;
        }
        int getValue() const { return value; }
};

//Convert.cpp 的内容
#include "Convert.h"
IntClass f(int intValue)
{
    return intValue;
}
void printValue(IntClass x)
{
    cout << x.getValue();
}
//mian函数
//This program demonstrates the action of convert constructors.
#include "Convert.h"
// Function prototypes.
void printValue (IntClass);
IntClass f(int);
int main()
{
    // Initialize with an int
    IntClass intObject = 23;
    cout << "The value is " << intObject.getValue() << endl;
    // Assign an int
    intObject = 24;
    cout << "The value is " << intObject.getValue() << endl;
    //Pass an int to a function expecting IntClass
    cout << "The value is ";
    printValue(25);
    cout << endl;
    // Demonstrate conversion on a return
    intObject = f(26);
    cout << "The value is ";
    printValue(intObject);
    return 0;
}

输出结果：

The value is 23
The value is 24
The value is 25
The value is 26

只要从某些类型自动转换为类的类型是有意义的，那么就应该考虑使用一个转换构造函数。在 C++ string 类中可以找到使用转换构造函数的实用示例。string 类提供一个将 C 字符串转换为 string 的转换构造函数：

class string
{
    //仅显示转换构造函数
    public:
        string(char *)；
};

该转换构造函数的存在允许程序员将 C 字符串传递给需要 string 对象形参的函数，将 C 字符串赋值给 string 对象，并使用 C 字符串作为 string 对象的初始值：

string str = "Hello";
str = "Hello There!";

在某种意义上，转换构造函数的工作方式与前面介绍的类型转换运算符刚好相反：类型转换运算符是将一个对象转换为其他类型的值，而转换构造函数则是将给定类型的值转换为类的对象。

 

 

二、explicit关键字

首先，C++中的explicit关键字只能用于修饰只有一个参数的类构造函数，它的作用是表明该构造函数是显示的，而非隐式的，跟它相对应的另一个关键字是implicit，意思是隐藏的，类构造函数默认情况下即声明为implicit(隐式)。

那么显示声明的构造函数和隐式声明的有什么区别呢? 我们来看下面的例子:

class CxString  // 没有使用explicit关键字的类声明, 即默认为隐式声明  
{  
public:  
    char *_pstr;  
    int _size;  
    CxString(int size)  
    {  
        _size = size;                // string的预设大小  
        _pstr = malloc(size + 1);    // 分配string的内存  
        memset(_pstr, 0, size + 1);  
    }  
    CxString(const char *p)  
    {  
        int size = strlen(p);  
        _pstr = malloc(size + 1);    // 分配string的内存  
        strcpy(_pstr, p);            // 复制字符串  
        _size = strlen(_pstr);  
    }  
    // 析构函数这里不讨论, 省略...  
};  
  
    // 下面是调用:  
  
    CxString string1(24);     // 这样是OK的, 为CxString预分配24字节的大小的内存  
    CxString string2 = 10;    // 这样是OK的, 为CxString预分配10字节的大小的内存  
    CxString string3;         // 这样是不行的, 因为没有默认构造函数, 错误为: “CxString”: 没有合适的默认构造函数可用  
    CxString string4("aaaa"); // 这样是OK的  
    CxString string5 = "bbb"; // 这样也是OK的, 调用的是CxString(const char *p)  
    CxString string6 = 'c';   // 这样也是OK的, 其实调用的是CxString(int size), 且size等于'c'的ascii码  
    string1 = 2;              // 这样也是OK的, 为CxString预分配2字节的大小的内存  
    string2 = 3;              // 这样也是OK的, 为CxString预分配3字节的大小的内存  
    string3 = string1;        // 这样也是OK的, 至少编译是没问题的, 但是如果析构函数里用free释放_pstr内存指针的时候可能会报错, 完整的代码必须重载运算符"=", 并在其中处理内存释放

上面的代码中，"CxString string2 = 10;"  这句为什么是可以的呢? 在C++中, 如果的构造函数只有一个参数时, 那么在编译的时候就会有一个缺省的转换操作：将该构造函数对应数据类型的数据转换为该类对象. 也就是说 "CxString string2 = 10;" 这段代码, 编译器自动将整型转换为CxString类对象, 实际上等同于下面的操作:

CxString string2(10);  
或  
CxString temp(10);  
CxString string2 = temp; 

矮油~

 

C++ explicit关键字详解

首先, C++中的explicit关键字只能用于修饰只有一个参数的类构造函数, 它的作用是表明该构造函数是显示的, 而非隐式的, 跟它相对应的另一个关键字是implicit, 意思是隐藏的,类构造函数默认情况下即声明为implicit(隐式).

那么显示声明的构造函数和隐式声明的有什么区别呢? 我们来看下面的例子:

class CxString  // 没有使用explicit关键字的类声明, 即默认为隐式声明  
{  
public:  
    char *_pstr;  
    int _size;  
    CxString(int size)  
    {  
        _size = size;                // string的预设大小  
        _pstr = malloc(size + 1);    // 分配string的内存  
        memset(_pstr, 0, size + 1);  
    }  
    CxString(const char *p)  
    {  
        int size = strlen(p);  
        _pstr = malloc(size + 1);    // 分配string的内存  
        strcpy(_pstr, p);            // 复制字符串  
        _size = strlen(_pstr);  
    }  
    // 析构函数这里不讨论, 省略...  
};  
  
    // 下面是调用:  
  
    CxString string1(24);     // 这样是OK的, 为CxString预分配24字节的大小的内存  
    CxString string2 = 10;    // 这样是OK的, 为CxString预分配10字节的大小的内存  
    CxString string3;         // 这样是不行的, 因为没有默认构造函数, 错误为: “CxString”: 没有合适的默认构造函数可用  
    CxString string4("aaaa"); // 这样是OK的  
    CxString string5 = "bbb"; // 这样也是OK的, 调用的是CxString(const char *p)  
    CxString string6 = 'c';   // 这样也是OK的, 其实调用的是CxString(int size), 且size等于'c'的ascii码  
    string1 = 2;              // 这样也是OK的, 为CxString预分配2字节的大小的内存  
    string2 = 3;              // 这样也是OK的, 为CxString预分配3字节的大小的内存  
    string3 = string1;        // 这样也是OK的, 至少编译是没问题的, 但是如果析构函数里用free释放_pstr内存指针的时候可能会报错, 完整的代码必须重载运算符"=", 并在其中处理内存释放

 

上面的代码中, "CxString string2 = 10;" 这句为什么是可以的呢? 在C++中, 如果的构造函数只有一个参数时, 那么在编译的时候就会有一个缺省的转换操作:将该构造函数对应数据类型的数据转换为该类对象. 也就是说 "CxString string2 = 10;" 这段代码, 编译器自动将整型转换为CxString类对象, 实际上等同于下面的操作:

CxString string2(10);  
或  
CxString temp(10);  
CxString string2 = temp;  

但是, 上面的代码中的_size代表的是字符串内存分配的大小, 那么调用的第二句 "CxString string2 = 10;" 和第六句 "CxString string6 = 'c';" 就显得不伦不类, 而且容易让人疑惑. 有什么办法阻止这种用法呢? 答案就是使用explicit关键字. 我们把上面的代码修改一下, 如下:

class CxString  // 使用关键字explicit的类声明, 显示转换  
{  
public:  
    char *_pstr;  
    int _size;  
    explicit CxString(int size)  
    {  
        _size = size;  
        // 代码同上, 省略...  
    }  
    CxString(const char *p)  
    {  
        // 代码同上, 省略...  
    }  
};  
  
    // 下面是调用:  
  
    CxString string1(24);     // 这样是OK的  
    CxString string2 = 10;    // 这样是不行的, 因为explicit关键字取消了隐式转换  
    CxString string3;         // 这样是不行的, 因为没有默认构造函数  
    CxString string4("aaaa"); // 这样是OK的  
    CxString string5 = "bbb"; // 这样也是OK的, 调用的是CxString(const char *p)  
    CxString string6 = 'c';   // 这样是不行的, 其实调用的是CxString(int size), 且size等于'c'的ascii码, 但explicit关键字取消了隐式转换  
    string1 = 2;              // 这样也是不行的, 因为取消了隐式转换  
    string2 = 3;              // 这样也是不行的, 因为取消了隐式转换  
    string3 = string1;        // 这样也是不行的, 因为取消了隐式转换, 除非类实现操作符"="的重载

explicit关键字的作用就是防止类构造函数的隐式自动转换.

上面也已经说过了, explicit关键字只对有一个参数的类构造函数有效, 如果类构造函数参数大于或等于两个时, 是不会产生隐式转换的, 所以explicit关键字也就无效了. 例如: 

class CxString  // explicit关键字在类构造函数参数大于或等于两个时无效  
{  
public:  
    char *_pstr;  
    int _age;  
    int _size;  
    explicit CxString(int age, int size)  
    {  
        _age = age;  
        _size = size;  
        // 代码同上, 省略...  
    }  
    CxString(const char *p)  
    {  
        // 代码同上, 省略...  
    }  
};  
  
    // 这个时候有没有explicit关键字都是一样的

但是, 也有一个例外, 就是当除了第一个参数以外的其他参数都有默认值的时候, explicit关键字依然有效, 此时, 当调用构造函数时只传入一个参数, 等效于只有一个参数的类构造函数, 例子如下:

class CxString  // 使用关键字explicit声明  
{  
public:  
    int _age;  
    int _size;  
    explicit CxString(int age, int size = 0)  
    {  
        _age = age;  
        _size = size;  
        // 代码同上, 省略...  
    }  
    CxString(const char *p)  
    {  
        // 代码同上, 省略...  
    }  
};  
  
    // 下面是调用:  
  
    CxString string1(24);     // 这样是OK的  
    CxString string2 = 10;    // 这样是不行的, 因为explicit关键字取消了隐式转换  
    CxString string3;         // 这样是不行的, 因为没有默认构造函数  
    string1 = 2;              // 这样也是不行的, 因为取消了隐式转换  
    string2 = 3;              // 这样也是不行的, 因为取消了隐式转换  
    string3 = string1;        // 这样也是不行的, 因为取消了隐式转换, 除非类实现操作符"="的重载

以上即为C++ explicit关键字的详细介绍.

总结：

explicit关键字只需用于类内的单参数构造函数前面。由于无参数的构造函数和多参数的构造函数总是显示调用，这种情况在构造函数前加explicit无意义。

google的c++规范中提到explicit的优点是可以避免不合时宜的类型变换，缺点无。所以google约定所有单参数的构造函数都必须是显示的，只有极少数情况下拷贝构造函数可以不声明称explicit。例如作为其他类的透明包装器的类。
　　effective c++中说：被声明为explicit的构造函数通常比其non-explicit兄弟更受欢迎。因为它们禁止编译器执行非预期（往往也不被期望）的类型转换。除非我有一个好理由允许构造函数被用于隐式类型转换，否则我会把它声明为explicit，鼓励大家遵循相同的政策。