C++中的explicit關(guān)鍵字詳解
前言
最近在閱讀android底層源碼的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)其中好多代碼使用了explicit關(guān)鍵字，因此這里對(duì)explicit關(guān)鍵字進(jìn)行了分析和介紹。
1. 抑制構(gòu)造函數(shù)定義的隱式轉(zhuǎn)換
在要求隱式轉(zhuǎn)換的程序上下文中，我們可以通過(guò)將構(gòu)造函數(shù)聲明為explicit加以組織：
class Sales_data {
public:
Sales_data() = default;
Sales_data(const std::string &s, unsigned n, double p): bookNo(s), units_sold(n), revenue(p*n) {}
explicit Sales_data(const std::string &s): bookNo(s) {}
explicit Sales_data(std::istream&);
Sales_data& combine(const Sales_data &rhs) {
units_sold += rhs.units_sold;
revenue += rhs.revenue;;
return *this;
}
private:
double avg_price() const {return units_sold ? revenue / units_sold : 0; }
string bookNo;
unsigned units_sold = 0;
double revenue = 0.0;
};此時(shí)，沒(méi)有任何構(gòu)造函數(shù)能用于隱式地創(chuàng)建Sales_data對(duì)象：下面的兩種用法都無(wú)法通過(guò)編譯：
Sales_data item; // right, 調(diào)用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)
Sales_data item2("book"); // right, 調(diào)用explicit Sales_data(const std::string &s): bookNo(s) {}
item.combine(null_book); // error: string構(gòu)造函數(shù)式explicit的
item.combine(cin); // error: istream構(gòu)造函數(shù)式explicit的關(guān)鍵字 explicit 只對(duì)一個(gè)實(shí)參的構(gòu)造函數(shù)有效。需要多個(gè)實(shí)參的構(gòu)造函數(shù)不能用于執(zhí)行隱式轉(zhuǎn)換，所以無(wú)須將這些構(gòu)造函數(shù)指定為 explicit 的。只能在類內(nèi)聲明構(gòu)造函數(shù)時(shí)使用 explicit 關(guān)鍵字，在類外部定義時(shí)不應(yīng)重復(fù)：
// error: explicit 關(guān)鍵字只允許出現(xiàn)在類內(nèi)的構(gòu)造函數(shù)聲明處
explicit Sales_data::Sales_data(istream& is) {
read(is, *this);
}- note1: explicit 構(gòu)造函數(shù)只能用于直接初始化。
- note2: 當(dāng)使用explicit 關(guān)鍵字聲明構(gòu)造函數(shù)時(shí)，它將只能以直接初始化的形式使用。而且，編譯器將不會(huì)在自動(dòng)轉(zhuǎn)換過(guò)程中使用該構(gòu)造函數(shù)。
發(fā)生隱式轉(zhuǎn)換的一種情況時(shí)當(dāng)我們執(zhí)行拷貝的初始化時(shí)（使用 = ）。此時(shí)，我們只能使用直接初始化而不能使用explicit構(gòu)造函數(shù)：
Sales_data null_book("book", 1, 10.0); // right
Sales_data item1(null_book); // right，直接初始化
Sales_data item2 = null_book; // error, 不能將explicit 構(gòu)造函數(shù)用于拷貝形式的初始化過(guò)程 2. 為轉(zhuǎn)換顯式地使用構(gòu)造函數(shù)
盡管編譯器不會(huì)將 explicit 的構(gòu)造函數(shù)用于隱式轉(zhuǎn)換過(guò)程，但是我們可以使用這樣的構(gòu)造函數(shù)顯式地強(qiáng)制進(jìn)行轉(zhuǎn)換：
Sales_data null_book("book", 1, 10.0); // right
// right: 直接初始化
item.combine(Sales_data(null_book));
// right: static_cast可以使用explicit的構(gòu)造函數(shù)
item.combine(static_cast<Sales_data>(cin));在第一個(gè)調(diào)用中，我們直接使用Sales_data的構(gòu)造函數(shù)，該調(diào)用通過(guò)接受string構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建了一個(gè)臨時(shí)的 Sales_data 對(duì)象。在第二個(gè)調(diào)用中，我們使用 static_cast 執(zhí)行了顯式的而非隱式的轉(zhuǎn)換。其中 static_cast 使用 istram 的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建了一個(gè)臨時(shí)的Sales_data對(duì)象。
3. 類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符可能產(chǎn)生意外結(jié)果
《C++ prime》第五版，14.9.1中關(guān)于類型轉(zhuǎn)換的介紹：
在實(shí)踐中，類很少提供類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符。在大多數(shù)情況下，如果類型轉(zhuǎn)換自動(dòng)發(fā)生，用戶可能會(huì)感覺(jué)比較意外，而不是感覺(jué)受到了幫助。然而這條經(jīng)驗(yàn)法則存在一種例外情況：對(duì)于類來(lái)說(shuō)，定義向bool的類型轉(zhuǎn)換還是比較普遍的現(xiàn)象。
在C++標(biāo)準(zhǔn)的早期版本中，如果類想定義一個(gè)向bool的類型轉(zhuǎn)換，則它常常遇到一個(gè)問(wèn)題：因?yàn)閎ool是一種算術(shù)類型，所以類類型的對(duì)象轉(zhuǎn)換成bool后就能被用在任何需要算數(shù)類型的上下文中。這樣的類型轉(zhuǎn)換可能引發(fā)意想不到的結(jié)果，特別是當(dāng)istream含有向bool的類型轉(zhuǎn)換時(shí)，下面的代碼仍將通過(guò)編譯：
int i = 42; cin << i; // 如果向bool的類型轉(zhuǎn)換不是顯式的，則該代碼在編譯器看來(lái)將是合法的！ // 這個(gè)程序只有在輸入數(shù)字的時(shí)候，i會(huì)默認(rèn)為整數(shù)，輸入字符串則會(huì)為0
這段程序視圖將輸出運(yùn)算符用作輸入流。因?yàn)閕stream本身并沒(méi)有定義<<，所以本來(lái)代碼應(yīng)該產(chǎn)生錯(cuò)誤。然而，該代碼能使用istream的bool類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符將cin轉(zhuǎn)換成bool，而這個(gè)bool值接著會(huì)被提升成int并用作內(nèi)置的左移運(yùn)算符的左側(cè)運(yùn)算對(duì)象。這樣一來(lái)，提升后的bool值（1或0）最終會(huì)被左移42個(gè)位置。這一結(jié)果顯示與我們的預(yù)期大相徑庭。
4. 顯示的類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符
為了防止這樣的異常情況發(fā)生，C++11新標(biāo)準(zhǔn)引入了顯式的類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符（explicit conversion operator）：
class SmallInt {
public:
// 編譯器不會(huì)自動(dòng)執(zhí)行這一類型轉(zhuǎn)換
explicit operator int() const {return val;}
// 其他成員與之前的版本一致
};
和顯示的構(gòu)造函數(shù)一樣，編譯器（通常）也不會(huì)將一個(gè)顯式的類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符用于隱式類型轉(zhuǎn)換：
SmallInt si = 3; // 正確：SmallInt的構(gòu)造函數(shù)不是顯式的 si + 3; // 錯(cuò)誤：此處需要隱式的類型轉(zhuǎn)換，但類的運(yùn)算符是顯式的 static_cast<int>(si) + 3; // 正確：顯示地請(qǐng)求類型轉(zhuǎn)換。這里的static_cast<int>可以進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換
當(dāng)類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符是顯式的時(shí)，我們也能執(zhí)行類型轉(zhuǎn)換，不過(guò)必須通過(guò)顯式的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換才可以。
該規(guī)定存在一個(gè)例外，即如果表達(dá)式被用作條件，則編譯器會(huì)將顯式的類型轉(zhuǎn)換自動(dòng)應(yīng)用于它。換句話說(shuō)，當(dāng)表達(dá)式出現(xiàn)在下列位置時(shí)，顯式的類型轉(zhuǎn)換將被隱式地執(zhí)行：
- if、while及do語(yǔ)句的條件部分
- for 語(yǔ)句頭的條件表達(dá)式
- 邏輯非（?。⑦壿嫽颍▅|）、邏輯與（&&）的運(yùn)算對(duì)象
- 條件運(yùn)算符（？ : ）的條件表達(dá)式
5. explicit練習(xí)
5.1 當(dāng)不使用explict關(guān)鍵字時(shí)
// explicit關(guān)鍵字的作用就是防止類構(gòu)造函數(shù)的隱式自動(dòng)轉(zhuǎn)換
// 并且explicit關(guān)鍵字只對(duì)有一個(gè)參數(shù)的類構(gòu)造函數(shù)有效，如果類構(gòu)造函數(shù)參數(shù)大于
// 或等于兩個(gè)時(shí)，是不會(huì)產(chǎn)生隱式轉(zhuǎn)換的，所有explicit關(guān)鍵字也就無(wú)效了。
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
using namespace std;
class CxString // 這里沒(méi)有使用explicit關(guān)鍵字的類聲明，即默認(rèn)為隱式聲明
{
public:
char *_pstr;
int _size;
CxString(int size) {
cout << "CxString(int size), size = " << size << endl;
_size = size; // string的預(yù)設(shè)大小
_pstr = (char*)malloc(size + 1);
memset(_pstr, 0, size + 1);
}
CxString(const char *p) {
int size = strlen(p);
_pstr = (char*)malloc(size + 1); // 分配string的內(nèi)存
strcpy(_pstr, p);
_size = strlen(_pstr);
cout << "CxString(const char *p), strlen(p) = " << size << endl;
}
~CxString() {
if (_pstr != nullptr) {
delete(_pstr);
_pstr = nullptr;
}
}
};
int main() {
CxString string1(24); // right, 為CxString預(yù)分配24字節(jié)的大小的內(nèi)存
CxString string2 = 10; // right, 為CxString預(yù)分配10字節(jié)的大小的內(nèi)存
CxString string3; // error, 因?yàn)闆](méi)有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù), 錯(cuò)誤為: “CxString”: 沒(méi)有合適的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)可用
CxString string4("aaaa"); // right
CxString string5 = "bbb"; // right, 調(diào)用的是CxString(const char *p)
CxString string6 = 'c'; // right, 其實(shí)調(diào)用的是CxString(int size), 且size等于'c'的ascii碼
string1 = 2; // right, 為CxString預(yù)分配2字節(jié)的大小的內(nèi)存
string2 = 3; // right, 為CxString預(yù)分配3字節(jié)的大小的內(nèi)存
CxString string3 = string1; // right, 至少編譯是沒(méi)問(wèn)題的, 但是如果析構(gòu)函數(shù)里用free釋放_(tái)pstr內(nèi)存指針的時(shí)候可能會(huì)報(bào)錯(cuò), 完整的代碼必須重載運(yùn)算符"=", 并在其中處理內(nèi)存釋放
return 0;
}上面的代碼中, “CxString string2 = 10;” 這句為什么是可以的呢? 在C++中, 如果的構(gòu)造函數(shù)只有一個(gè)參數(shù)時(shí), 那么在編譯的時(shí)候就會(huì)有一個(gè)缺省的轉(zhuǎn)換操作:將該構(gòu)造函數(shù)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為該類對(duì)象. 也就是說(shuō) “CxString string2 = 10;” 這段代碼, 編譯器自動(dòng)將整型轉(zhuǎn)換為CxString類對(duì)象, 實(shí)際上等同于下面的操作:
CxString string2(10); 或 CxString temp(10); CxString string2 = temp;
但是, 上面的代碼中的_size代表的是字符串內(nèi)存分配的大小, 那么調(diào)用的第二句 “CxString string2 = 10;” 和第六句 “CxString string6 = ‘c’;” 就顯得不倫不類, 而且容易讓人疑惑. 有什么辦法阻止這種用法呢? 答案就是使用explicit關(guān)鍵字. 我們把上面的代碼修改一下, 如5.2小節(jié)。
5.2 使用explict關(guān)鍵字時(shí)
// explicit關(guān)鍵字的作用就是防止類構(gòu)造函數(shù)的隱式自動(dòng)轉(zhuǎn)換
// 并且explicit關(guān)鍵字只對(duì)有一個(gè)參數(shù)的類構(gòu)造函數(shù)有效，如果類構(gòu)造函數(shù)參數(shù)大于
// 或等于兩個(gè)時(shí)，是不會(huì)產(chǎn)生隱式轉(zhuǎn)換的，所有explicit關(guān)鍵字也就無(wú)效了。
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
using namespace std;
class CxString // 這里沒(méi)有使用explicit關(guān)鍵字的類聲明，即默認(rèn)為隱式聲明
{
public:
char *_pstr;
int _size;
int _age;
explicit CxString(int size) {
cout << "CxString(int size), size = " << size << endl;
_size = size; // string的預(yù)設(shè)大小
_pstr = (char*)malloc(size + 1);
memset(_pstr, 0, size + 1);
}
CxString(const char *p) {
int size = strlen(p);
_pstr = (char*)malloc(size + 1); // 分配string的內(nèi)存
strcpy(_pstr, p);
_size = strlen(_pstr);
cout << "CxString(const char *p), strlen(p) = " << size << endl;
}
// 上面也已經(jīng)說(shuō)過(guò)了, explicit關(guān)鍵字只對(duì)有一個(gè)參數(shù)的類構(gòu)造函數(shù)有效。
// 如果類構(gòu)造函數(shù)參數(shù)大于或等于兩個(gè)時(shí), 是不會(huì)產(chǎn)生隱式轉(zhuǎn)換的, 所以explicit關(guān)鍵字也就無(wú)效了.
explicit CxString(int age, int size) {
_age = age;
_size = size;
}
~CxString() {
if (_pstr != nullptr) {
delete(_pstr);
_pstr = nullptr;
}
}
};
int main() {
CxString string1(24); // right, 為CxString預(yù)分配24字節(jié)的大小的內(nèi)存
CxString string2 = 10; // error, 因?yàn)槿∠穗[式轉(zhuǎn)換
CxString string3; // error, 因?yàn)闆](méi)有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù), 錯(cuò)誤為: “CxString”: 沒(méi)有合適的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)可用
CxString string4("aaaa"); // right
CxString string5 = "bbb"; // right, 調(diào)用的是CxString(const char *p)
CxString string6 = 'c'; // error, 其實(shí)調(diào)用的是CxString(int size), 且size等于'c'的ascii碼, 因?yàn)槿∠穗[式轉(zhuǎn)換
string1 = 2; // error, 因?yàn)槿∠穗[式轉(zhuǎn)換
string2 = 3; // error, 因?yàn)槿∠穗[式轉(zhuǎn)換
CxString string3 = string1; // right, 至少編譯是沒(méi)問(wèn)題的, 但是如果析構(gòu)函數(shù)里用free釋放_(tái)pstr內(nèi)存指針的時(shí)候可能會(huì)報(bào)錯(cuò), 完整的代碼必須重載運(yùn)算符"=", 并在其中處理內(nèi)存釋放
return 0;
}5.3 explicit 標(biāo)識(shí)的構(gòu)造函數(shù)中存在一個(gè)默認(rèn)值
但是, 也有一個(gè)例外, 就是當(dāng)除了第一個(gè)參數(shù)以外的其他參數(shù)都有默認(rèn)值的時(shí)候, explicit關(guān)鍵字依然有效, 此時(shí), 當(dāng)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)時(shí)只傳入一個(gè)參數(shù), 等效于只有一個(gè)參數(shù)的類構(gòu)造函數(shù),
例子如下:
class CxString // 使用關(guān)鍵字explicit聲明
{
public:
int _age;
int _size;
// 此時(shí)該構(gòu)造函數(shù)等效于只有一個(gè)參數(shù)的類構(gòu)造函數(shù)，explicit可以生效
explicit CxString(int age, int size = 0)
{
_age = age;
_size = size;
// 代碼同上, 省略...
}
CxString(const char *p)
{
// 代碼同上, 省略...
}
};
// 下面是調(diào)用:
CxString string1(24); // right
CxString string2 = 10; // error, 因?yàn)閑xplicit關(guān)鍵字取消了隱式轉(zhuǎn)換
CxString string3; // error, 因?yàn)闆](méi)有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)
string1 = 2; // error, 因?yàn)槿∠穗[式轉(zhuǎn)換
string2 = 3; // error, 因?yàn)槿∠穗[式轉(zhuǎn)換
string3 = string1; // error, 因?yàn)槿∠穗[式轉(zhuǎn)換, 除非類實(shí)現(xiàn)操作符"="的重載到此這篇關(guān)于C++中的explicit關(guān)鍵字詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ explicit 內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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