C++中的explicit關(guān)鍵字詳解

更新時間：2022年07月26日 16:12:33 作者：涼冰難消一腔熱血

這篇文章主要介紹了C++中的explicit關(guān)鍵字詳解，文章圍繞主題展開詳細的內(nèi)容介紹，具有一定的參考價值，需要的朋友可以參考一下

前言

最近在閱讀android底層源碼的時候，發(fā)現(xiàn)其中好多代碼使用了explicit關(guān)鍵字，因此這里對explicit關(guān)鍵字進行了分析和介紹。

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，沒有任何構(gòu)造函數(shù)能用于隱式地創(chuàng)建Sales_data對象：下面的兩種用法都無法通過編譯：

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 只對一個實參的構(gòu)造函數(shù)有效。需要多個實參的構(gòu)造函數(shù)不能用于執(zhí)行隱式轉(zhuǎn)換，所以無須將這些構(gòu)造函數(shù)指定為 explicit 的。只能在類內(nèi)聲明構(gòu)造函數(shù)時使用 explicit 關(guān)鍵字，在類外部定義時不應(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，它將只能以直接初始化的形式使用。而且，編譯器將不會在自動轉(zhuǎn)換過程中使用該構(gòu)造函數(shù)。

發(fā)生隱式轉(zhuǎn)換的一種情況時當(dāng)我們執(zhí)行拷貝的初始化時（使用 = ）。此時，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程

2. 為轉(zhuǎn)換顯式地使用構(gòu)造函數(shù)

盡管編譯器不會將 explicit 的構(gòu)造函數(shù)用于隱式轉(zhuǎn)換過程，但是我們可以使用這樣的構(gòu)造函數(shù)顯式地強制進行轉(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)用通過接受string構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建了一個臨時的 Sales_data 對象。在第二個調(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)建了一個臨時的Sales_data對象。

3. 類型轉(zhuǎn)換運算符可能產(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：

在實踐中，類很少提供類型轉(zhuǎn)換運算符。在大多數(shù)情況下，如果類型轉(zhuǎn)換自動發(fā)生，用戶可能會感覺比較意外，而不是感覺受到了幫助。然而這條經(jīng)驗法則存在一種例外情況：對于類來說，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，如果類想定義一個向bool的類型轉(zhuǎn)換，則它常常遇到一個問題：因為bool是一種算術(shù)類型，所以類類型的對象轉(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，下面的代碼仍將通過編譯：

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將是合法的！
// 這個程序只有在輸入數(shù)字的時候，i會默認(rèn)為整數(shù)，輸入字符串則會為0

這段程序視圖將輸出運算符用作輸入流。因為istream本身并沒有定義<<，所以本來代碼應(yīng)該產(chǎn)生錯誤。然而，該代碼能使用istream的bool類型轉(zhuǎn)換運算符將cin轉(zhuǎn)換成bool，而這個bool值接著會被提升成int并用作內(nèi)置的左移運算符的左側(cè)運算對象。這樣一來，提升后的bool值（1或0）最終會被左移42個位置。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)換運算符（explicit conversion operator）：

class SmallInt {
public:
	// 編譯器不會自動執(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）也不會將一個顯式的類型轉(zhuǎn)換運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;			 // 錯誤：此處需要隱式的類型轉(zhuǎn)換，但類的運算符是顯式的
static_cast<int>(si) + 3;	// 正確：顯示地請求類型轉(zhuǎn)換。這里的static_cast<int>可以進行強制類型轉(zhuǎn)換

當(dāng)類型轉(zhuǎn)換運算符是顯式的時，我們也能執(zhí)行類型轉(zhuǎn)換，不過必須通過顯式的強制類型轉(zhuǎn)換才可以。

該規(guī)定存在一個例外，即如果表達式被用作條件，則編譯器會將顯式的類型轉(zhuǎn)換自動應(yīng)用于它。換句話說，當(dāng)表達式出現(xiàn)在下列位置時，顯式的類型轉(zhuǎn)換將被隱式地執(zhí)行：

if、while及do語句的條件部分
for 語句頭的條件表達式
邏輯非（！）、邏輯或（||）、邏輯與（&&）的運算對象
條件運算符（？ : ）的條件表達式

5. explicit練習(xí)

5.1 當(dāng)不使用explict關(guān)鍵字時

// explicit關(guān)鍵字的作用就是防止類構(gòu)造函數(shù)的隱式自動轉(zhuǎn)換
// 并且explicit關(guān)鍵字只對有一個參數(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
// 或等于兩個時，是不會產(chǎn)生隱式轉(zhuǎn)換的，所有explicit關(guān)鍵字也就無效了。
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

using namespace std;

class CxString // 這里沒有使用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, 因為沒有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù), 錯誤為: “CxString”: 沒有合適的默認(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, 至少編譯是沒問題的, 但是如果析構(gòu)函數(shù)里用free釋放_pstr內(nèi)存指針的時候可能會報錯, 完整的代碼必須重載運算符"=", 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)只有一個參數(shù)時, 那么在編譯的時候就會有一個缺省的轉(zhuǎn)換操作:將該構(gòu)造函數(shù)對應(yīng)數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為該類對象. 也就是說 “CxString string2 = 10;” 這段代碼, 編譯器自動將整型轉(zhuǎn)換為CxString類對象, 實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

// explicit關(guān)鍵字的作用就是防止類構(gòu)造函數(shù)的隱式自動轉(zhuǎn)換
// 并且explicit關(guān)鍵字只對有一個參數(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
// 或等于兩個時，是不會產(chǎn)生隱式轉(zhuǎn)換的，所有explicit關(guān)鍵字也就無效了。
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

using namespace std;

class CxString // 這里沒有使用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)說過了, explicit關(guān)鍵字只對有一個參數(shù)的類構(gòu)造函數(shù)有效。
    // 如果類構(gòu)造函數(shù)參數(shù)大于或等于兩個時, 是不會產(chǎn)生隱式轉(zhuǎn)換的, 所以explicit關(guān)鍵字也就無效了.
    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, 因為取消了隱式轉(zhuǎn)換   
    CxString string3;         // error, 因為沒有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù), 錯誤為: “CxString”: 沒有合適的默認(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, 其實調(diào)用的是CxString(int size), 且size等于'c'的ascii碼, 因為取消了隱式轉(zhuǎn)換 
    string1 = 2;              // error, 因為取消了隱式轉(zhuǎn)換  
    string2 = 3;              // error, 因為取消了隱式轉(zhuǎn)換 
    CxString string3 = string1;        // right, 至少編譯是沒問題的, 但是如果析構(gòu)函數(shù)里用free釋放_pstr內(nèi)存指針的時候可能會報錯, 完整的代碼必須重載運算符"=", 并在其中處理內(nèi)存釋放

    return 0;
}

5.3 explicit 標(biāo)識的構(gòu)造函數(shù)中存在一個默認(rèn)值

但是, 也有一個例外, 就是當(dāng)除了第一個參數(shù)以外的其他參數(shù)都有默認(rèn)值的時候, explicit關(guān)鍵字依然有效, 此時, 當(dāng)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)時只傳入一個參數(shù), 等效于只有一個參數(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;  
    
    // 此時該構(gòu)造函數(shù)等效于只有一個參數(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, 因為explicit關(guān)鍵字取消了隱式轉(zhuǎn)換  
    CxString string3;         // error, 因為沒有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)  
    string1 = 2;              // error, 因為取消了隱式轉(zhuǎn)換  
    string2 = 3;              // error, 因為取消了隱式轉(zhuǎn)換  
    string3 = string1;        // error, 因為取消了隱式轉(zhuǎn)換, 除非類實現(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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