C++ - explicit关键字

C++ - explicit关键字

最近在阅读android底层源码的时候，发现其中好多代码使用了explicit关键字，因此这里对explicit关键字进行了分析和介绍。

1. 抑制构造函数定义的隐式转换

在要求隐式转换的程序上下文中，我们可以通过将构造函数声明为explicit加以组织：

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;
};

此时，没有任何构造函数能用于隐式地创建Sales_data对象：下面的两种用法都无法通过编译：

Sales_data item;		   // right, 调用默认构造函数
Sales_data item2("book");  // right, 调用explicit Sales_data(const std::string &s): bookNo(s) {}
item.combine(null_book);   // error: string构造函数式explicit的
item.combine(cin);		   // error: istream构造函数式explicit的

关键字 explicit 只对一个实参的构造函数有效。需要多个实参的构造函数不能用于执行隐式转换，所以无须将这些构造函数指定为 explicit 的。只能在类内声明构造函数时使用 explicit 关键字，在类外部定义时不应重复：

// error: explicit 关键字只允许出现在类内的构造函数声明处
explicit Sales_data::Sales_data(istream& is) {
   
	read(is, *this);
}

• note1: explicit 构造函数只能用于直接初始化。
• note2: 当使用explicit 关键字声明构造函数时，它将只能以直接初始化的形式使用。而且，编译器将不会在自动转换过程中使用该构造函数。

发生隐式转换的一种情况时当我们执行拷贝的初始化时（使用 = ）。此时，我们只能使用直接初始化而不能使用explicit构造函数：

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, 不能将explicit 构造函数用于拷贝形式的初始化过程	

2. 为转换显式地使用构造函数

尽管编译器不会将 explicit 的构造函数用于隐式转换过程，但是我们可以使用这样的构造函数显式地强制进行转换：

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的构造函数
item.combine(static_cast<Sales_data>(cin));

在第一个调用中，我们直接使用Sales_data的构造函数，该调用通过接受string构造函数创建了一个临时的 Sales_data 对象。在第二个调用中，我们使用 static_cast 执行了显式的而非隐式的转换。其中 static_cast 使用 istram 的构造函数创建了一个临时的Sales_data对象。

3. 类型转换运算符可能产生意外结果

《C++ prime》第五版，14.9.1中关于类型转换的介绍：

在实践中，类很少提供类型转换运算符。在大多数情况下，如果类型转换自动发生，用户可能会感觉比较意外，而不是感觉受到了帮助。然而这条经验法则存在一种例外情况：对于类来说，定义向bool的类型转换还是比较普遍的现象。

在C++标准的早期版本中，如果类想定义一个向bool的类型转换，则它常常遇到一个问题：因为bool是一种算术类型，所以类类型的对象转换成bool后就能被用在任何需要算数类型的上下文中。这样的类型转换可能引发意想不到的结果，特别是当istream含有向bool的类型转换时，下面的代码仍将通过编译：

int i = 42;
cin << i; // 如果向bool的类型转换不是显式的，则该代码在编译器看来将是合法的！
// 这个程序只有在输入数字的时候，i会默认为整数，输入字符串则会为0

这段程序视图将输出运算符用作输入流。因为istream本身并没有定义<<，所以本来代码应该产生错误。然而，该代码能使用istream的bool类型转换运算符将cin转换成bool，而这个bool值接着会被提升成int并用作内置的左移运算符的左侧运算对象。这样一来，提升后的bool值（1或0）最终会被左移42个位置。这一结果显示与我们的预期大相径庭。

4. 显示的类型转换运算符

为了防止这样的异常情况发生，C++11新标准引入了显式的类型转换运算符（explicit conversion operator）：

class SmallInt {
   
public:
	// 编译器不会自动执行这一类型转换
	explicit operator int() const {
   return val;}
	// 其他成员与之前的版本一致
};

和显示的构造函数一样，编译器（通常）也不会将一个显式的类型转换运算符用于隐式类型转换：

SmallInt si = 3; // 正确：SmallInt的构造函数不是显式的
si + 3;			 // 错误：此处需要隐式的类型转换，但类的运算符是显式的
static_cast<int>(si) + 3;	// 正确：显示地请求类型转换。这里的static_cast<int>可以进行强制类型转换

当类型转换运算符是显式的时，我们也能执行类型转换，不过必须通过显式的强制类型转换才可以。

该规定存在一个例外，即如果表达式被用作条件，则编译器会将显式的类型转换自动应用于它。换句话说，当表达式出现在下列位置时，显式的类型转换将被隐式地执行：

• if、while及do语句的条件部分
• for 语句头的条件表达式
• 逻辑非（！）、逻辑或（||）、逻辑与（&&）的运算对象
• 条件运算符（？ : ）的条件表达式

5. explicit练习

5.1 当不使用explict关键字时

// explicit关键字的作用就是防止类构造函数的隐式自动转换
// 并且explicit关键字只对有一