老生常谈C++explicit关键字

2023-03-24 11:03:50 explicit 关键字老生常谈

显式和隐式的区别

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类型转换：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，这使得默认的 implicit 构造函数存在一些隐患。

需要使用 explicit 关键字禁用类构造函数的隐式自动类型转换，这样编译器能给出报错：

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时, 等效于只有一个参数的类构造函数, 因此仍符合explicit作用的场景。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

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式调用，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。

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