类型转换函数（三十五）

Posted 2020-11-08

        我们之前在 C 语言中讲过类型转换，那么在 C++ 中是否还会有什么新特性呢？我们先来看看之前的类型转换是怎样的，标准数据类型之间会进行隐式的类型安全转换。转换规则如下

        我们还是以代码为例来进行分析

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main()
{
    short s = 'a';
    unsigned int ui = 100;
    int i = -200;   // safe
    double d = i;   // safe
    
    cout << "d = " << d << endl;
    cout << "ui = " << ui << endl;
    
    if( (ui + i) > 0 )
    {
        cout << "Positive" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Negative" << endl;
    }
    
    cout << "sizeof(s + 'b') = " << sizeof(s + 'b') << endl;
    
    return 0;
}

        我们来试着打印下 d 和 ui 的值，如果 ui + i > 0，则打印 Positive，否则打印 Negative。最后看看 short 和 char 类型会转换成 short 吗？看看编译结果

        我们看到打印的是 Positive，也就说 ui + i > 0。根据数学知识，怎么可能呢？我们一会再来打印下他们相加的值看看，最后一个竟然打印的是 4，short 类型不是 2 吗？再看看我们上面的隐式类型转换规则，short 和 char 都会转换成 int 类型。而 int 也会隐式转换成 unsigned int，所以结果并不惊奇，我们来看看他们相加的值是多少？

        我们看到他们相加是个那么大的随机数，这肯定大于 0 啦。那么在 C++ 中问题来了：普通类型与类类型之间能否进行类型转换？类类型之间能否进行类型转换？下来我们来看看示例代码

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Test
{
    int mValue;
public:
    Test()
    {
        mValue = 0;
    }
    
    Test(int i)
    {
        mValue = i;
    }
    
    Test operator + (const Test& t)
    {
        Test ret(mValue + t.mValue);
        
        return ret;
    }
    
    int value()
    {
        return mValue;
    }
};

int main()
{
    Test t;
    
    t = 5;
    
    cout << "t.value() = " << t.value() << endl;
    
    Test r;
    
    r = t + 10;
    
    cout << "r.value() = " << r.value() << endl;
    
    return 0;
}

        我们来看看这样直接 t = 5，和 r = t + 10；可以通过吗？看看编译结果

        我们看到编译通过了，并且也执行成功。下来我们来分析下为什么会支持这样的写法，在构造函数中可以定义不同类型的参数，参数满足这三个条件时便称之为转换构造函数：a> 有且仅有一个参数；b> 参数是基本类型；c> 参数是其它类类型。那么我们从 C 的角度来看看强制类型转换：int i = int(1.5)；Test t = Test(100)；这样便不难解释了，为了显示编译器的强大，编译器会尽力尝试让源码通过编译，如下

        编译尽力尝试的结果便是隐式类型转换，使用转换构造函数来进行转换。但是隐式类型的转换会让程序以意想不到的方式进行工作，是工程中的 bug 的重要来源。如果在那块我们只是手误写成那样了，编译器却让它通过了，我们看到运行结果不对，bug 却无从查起。。。

        所以为了解决这个问题，我们便在工程中通过 explicit 关键字来杜绝编译器的转换尝试，转换构造函数被 explicit 修饰时只能进行显示转换，转换方式是：a> static_cast <ClassName>(value)；b> ClassName(value)；c> (ClassName)value；但是在 C++ 中我们推荐的是第一种写法，最后一种往往是不推荐的。下来我们就来试试 explicit 关键字，在 Test(int i) 成员函数前加上，看看编译器还会不会进行隐式类型转换

        那么编译器直接报错了，我们再来试试手动的进行类型转换，我们将第 37 和 43 行改为下面那样

    t = static_cast<Test>(5);
    
    r = t + static_cast<Test>(10);

        我们来看看编译结果

        结果和我们之前的是一样的。那么从普通类型能够转换到类类型，类类型能否转换到普通类型呢？我们在 C++ 类中可以定义类型转换函数，类型转换函数用于将类对象转换为其它类型，语法规则如下

        下来我们来试试编写类型转换函数

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Test
{
    int mValue;
public:
    Test(int i)
    {
        mValue = i;
    }
    
    int value()
    {
        return mValue;
    }
    
    operator int ()
    {
        return mValue;
    }
};

int main()
{
    Test t(100);
    int i = t;
    
    cout << "t.value() = " << t.value() << endl;
    cout << "i = " << i << endl;
    
    return 0;
}

        我们来试试看这样行不行呢，编译结果如下

        我们看到类对象已经成功转换为普通数据类型。那么类型转换函数具有以下几个特点：a> 与转换构造函数具有相等的地位；b> 使得编译器有能力将对象转化为其它类型；c> 编译器能够隐式的使用类型转换函数。同样，编译器也会尽量尝试让源码通过编译，如下

        那么便不难解释我们上面的程序了。既然这样都可以转换，类类型之间可以相互转换吗？我们来看看

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Value
{
public:
    Value()
    {
    }
};

class Test
{
    int mValue;
public:
    Test(int i)
    {
        mValue = i;
    }
    
    int value()
    {
        return mValue;
    }
    
    operator Value ()
    {
        Value ret;
        
        return ret;
    }
};

int main()
{
    Test t(100);
    Value v = t;
    
    return 0;
}

        那么我们看到 Test 和 Value 是两个不同的类，它们能转换成功吗？我们来看看编译结果

        编译通过，当然没什么输出了，我们在程序中又没有什么打印语句。那么如果我们在类 Value 中加上转换构造函数呢？编译器会作何选择？这时我们的 VAlue 类将会变成

class Value
{
public:
    Value()
    {
    }
    Value(Test& t)
    {
    }
};

        我们来编译下看看结果

        编译器报错了，它犯难了。这是不知道是调用 Test 类的类型转换函数还是 Value 类的转换构造函数了，像这种情况，我们在转换构造函数前加上 explicit 关键字，编译器便不会去隐式的调用转换构造函数了。我们在类型转换函数中加上一句输出，看看结果

        我们可以看出调用的确实是类型转换函数。那么我们无法抑制隐式的类型转换函数调用，类型转换函数便可能与转换构造函数造成冲突，工程中以 Type toType() 的共有成员函数代替类型转换函数。

        通过对类型转换函数的学习，总结如下：1、转换构造函数只有一个参数；2、转换构造函数的参数类型是其它类型，它在类型转换时被调用；3、隐式类型转换时工程中 bug 的重要来源，explicit 关键字用于杜绝隐式类型转换；4、C++ 类中可以定义类型转换函数；5类型转换函数用于将类对象转换为其它类型，它与转换构造函数具有同等的地位；6、工程中以 Type toType() 的共有成员函数代替类型转换函数。

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