解析隐式类型转换操作operator double() const，带你了解隐式转换危害有多大

Posted 2022-08-09 林夕07

目录

• 前言
• 隐式类型转换操作符
• • 使用注意
  • 解决方案
  • 深思
• 构造函数造成的隐式转换
• • 分析
  • 总结
  • 解决方案
  • explicit关键字
  • 引入Proxy classes 代理类
• 总结

前言

我首次看到这种函数的时候是在Flightgear飞行模拟器的源码中。再就是我今天在《More Effective C++》中条款五：对定制的“类型转换函数”保持警觉中看到的。这种函数叫类型转换类型，也是隐式类型转换操作符。

	operator double() const
	
		return m_num;
	

隐式类型转换操作符

用法：operator 类型名 [const]
注意：这个函数不能指定返回值类型。因为返回值类型在函数名上表现出来了。

我们看下面这个例子， 有三个隐式转换函数 都是将 Rational 转换为 double。

class Rational

public:
	Rational(int numerator = 0, int denominator = 1)
	
		if(0 == denominator)
		
			m_num = 0;
			return;
		
		m_num = static_cast<double>(numerator) / denominator;
	
	double operator--()
	
		return m_num -= 1;
	
	double operator++()
	
		return m_num += 1;
	
	operator double() const
	
		return m_num;
	

private:
	double m_num;
;

int main()

	Rational r(1, 2);
	double d = 0.5 * r; // 将r转换为double 然后执行乘法运算。
	cout << d << endl;
	cout << ++d << "\\t" << d << endl;
	cout << d++ << "\\t" << d << endl;
	cout << --d << "\\t" << d << endl;
	cout << d-- << "\\t" << d << endl;

	return 0;

运行结果：

使用注意

仔细看下面这段代码，cout << r; 我们前面并没有重写operator<<函数。但是下面的代码可以正常运行。

int main()

	Rational r(1, 2);
	cout << r;
	return 0;

运行结果：

编译器在发现你没有写operator<<函数时，编译器会想尽办法去找一系列可接受的隐式类型转换 让函数执行起来。
这将会导致程序出现意想不到的结果。

解决方案

我们以功能对等的另一个函数取代类型转换操作符。我们可以自己写个asDouble的函数代替operator double()。

看下面这段代码：

class Rational

public:
	Rational(int numerator = 0, int denominator = 1)
	
		if(0 == denominator)
		
			m_num = 0;
			return;
		
		m_num = static_cast<double>(numerator) / denominator;
	
	//operator double() const
	//
	//	return m_num;
	//

	double asDouble() const
	
		return m_num;
	

private:
	double m_num;
;

int main()

	Rational r(1, 2);
	cout << r;
	return 0;

运行结果：
可以看到程序已经报错了。

正常调用我们写的转换函数就可以正常实现功能。

深思

我们必须明白调用函数转换函数虽然不是很方便，但是可以避免“默认调用那些其实并不打算调用的函数”的错误。越有经验的程序员越要注意避免使用这种类型转换操作符。你要知道STL库中的string容器为什么不实现从string object 到 char* 的隐式转换函数。而是使用c_str的成员函数吗？要知道他们都是非常老练的程序员了吧。

构造函数造成的隐式转换

单参数的构造函数也能实现隐式转换，而且难为发现。这可比隐式转换操作符难处理多了。
下面实现了一个模板数组类Array，并提供了俩种初始化方式、元素个数、下标运算符等。还实现了Array类的关系运算符(注：该函数仅仅为了测试效果，此处不谈函数功能是否正确)。

template<class T>
class Array

public:
	Array(int lowBound, int highBound)
	
		if(lowBound > highBound)
		
			return;
		
		m_arr.resize(highBound - lowBound);
		for (size_t i = lowBound; i <= highBound; ++i)
		
			m_arr[i - lowBound] = i;
		
	
	Array(int size)
	
		if(size > 0)
		
			m_arr.resize(size);
		
	
	size_t size() const
	
		return m_arr.size();
	
	const T& operator[](size_t index) const
	
		return m_arr[index];
	

	T& operator[](size_t index)
	
		return m_arr[index];
	

private:
	vector<T> m_arr;
;

bool operator==(const Array<int>& lhs, const Array<int>& rhs)

	for (size_t i = 0; i < lhs.size() && i < rhs.size(); ++i)
	
		if(lhs == rhs[i])
		
			cout << "相同" << endl;
		
		else
		
			cout << "不相同" << endl;
			
		
	
	
	return true;

上述代码看着挺正常的吧，但是下面的测试代码和测试结果你绝对会吃惊。

int main()

	Array<int> arr1(2, 4);
	Array<int> arr2(5);
	for(size_t i = 0; i < arr1.size(); ++i)
	
		cout << arr1[i] << "\\t";
	
	cout << endl;
	for (size_t i = 0; i < arr2.size(); ++i)
	
		cout << arr2[i] << "\\t";
	
	cout << endl;

	arr1 == arr2;
	return 0;

arr1数组里面的元素是2,3,4，arr2数组里面的元素是0,0,0,0,0。很明显没有一个元素是相同的，但事实就是打印了三次相同。 但是我想如果你仔细观察这个函数的比较表达式你就会发现，我少写了一个下表运算符。

没错，它应该是lhs[i] == rhs[i]这样的。但是当我意外的漏掉下表运算符时，编译器居然没有任何的抱怨？？？？

如果你的编译器足够智能那么你会发现有这么一句提醒 使用构造函数array (int size) ，用户自定义将rhs[i] 从int 类型转换为’array<int> 类型 。

分析

编译器没有找到对于版本的关系运算符，但是编译器只需要调用Array<int>的构造函数(需要一个int变量),就可以将int转换为Array<int> 类型。所有就变成了lhs == Array<int>(rhs[i])。姑且抛开这个错误不谈，在这个循环中每一个的进行比较都会产生和释放一个临时的Array<int>对象 效率极低。

总结

虽然我们不声明隐式类型转换操作符，就可以避免一些不必要的一些麻烦，但是单变量的构造函数却防不胜防，因为你极有可能要为用户提供这个一个功能，但你又不想让编译器不分青红皂白的调用这个构造函数，

解决方案

explicit关键字

使用explicit关键字修饰 关闭函数的类型自动转换（防止隐式转换） 用法简单。

	explicit Array(int lowBound, int highBound)
	
		if(lowBound > highBound)
		
			return;
		
		m_arr.resize(highBound - lowBound + 1);
		for (size_t i = lowBound; i <= highBound; ++i)
		
			m_arr[i - lowBound] = i;
		
	
	explicit Array(int size)
	
		if(size > 0)
		
			m_arr.resize(size);
		
	

这样就会提示没有对应的关系运算符。

引入Proxy classes 代理类

为了避免int类型变量的隐式类型转换，我们可以将int类型的变量封装为一个proxy classes。用新类来保存要被产生数组的大小。

class ArraySize
	
	public:
		ArraySize(size_t numElements) :m_size(numElements)
		size_t size() const
		
			return m_size;
		

	private:
		size_t m_size;
	;

我们将这个proxy classes放到Array的public作用域下即可，然后我们更新单参数的构造函数。

同样编译器将会报错 提示没有对应的关系运算符。

总结

1. 避免使用隐式类型转换操作符，使用转换函数代替。
2. 避免使用单参数的构造函数，可以使用explicit关键字和proxy classes(代理类)。