文章目錄

• 類型轉(zhuǎn)換運算符
• • 概念
  • 避免過度使用類型轉(zhuǎn)換函數(shù)
  • 解決上述問題的方法
  • • 轉(zhuǎn)換為 bool
    • 顯式的類型轉(zhuǎn)換運算符
  • 類型轉(zhuǎn)換二義性
  • 重載函數(shù)與類型轉(zhuǎn)換結合導致的二義性
  • 重載運算符與類型轉(zhuǎn)換結合導致的二義性

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類型轉(zhuǎn)換運算符

概念

類型轉(zhuǎn)換運算符（conversion operator）是類的一種特殊成員函數(shù)。負責將一個類類型的值轉(zhuǎn)換成其他類型。

operator type() const ;

其中 type 表示某種類型。類型轉(zhuǎn)換運算符可以面向任意類型（除了 void 之外）進行定義，只要該類型能作為函數(shù)的返回類型。因此，我們不允許轉(zhuǎn)換成數(shù)組或者函數(shù)類型，但允許轉(zhuǎn)換成指針（包括數(shù)組指針及函數(shù)指針）或者引用類型。

一個類型轉(zhuǎn)換函數(shù)必須是類的成員函數(shù)；它不能聲明返回類型，形參列表也必須為空。類型轉(zhuǎn)換函數(shù)通常不應該改變待轉(zhuǎn)換對象的內(nèi)容，因此，應該是const。

運用實例，定義一個簡單的類，令其表示 0~255 之間的一個整數(shù)：

構造函數(shù)將算術類型的值轉(zhuǎn)換成 SmallInt 對象，而類型轉(zhuǎn)換運算符將 SmallInt 對象轉(zhuǎn)換成 int：

SmallInt si; si = 4; // 將 4 隱式轉(zhuǎn)換成 SmallInt，然后調(diào)用 SmallInt::operator= si + 3; // 首先將 si 隱式地轉(zhuǎn)換成 int，然后執(zhí)行整數(shù)的加法

盡管編譯器一次只能執(zhí)行一個 我們定義的類型轉(zhuǎn)換（如上面的構造函數(shù)/類型轉(zhuǎn)換運算符），但可以將其搭配 內(nèi)置類型轉(zhuǎn)換（如double可以轉(zhuǎn)換成int） 實現(xiàn)二次轉(zhuǎn)換。

// 內(nèi)置類型轉(zhuǎn)換將 doulbe 實參轉(zhuǎn)換成 int SmallInt si = 3.14; // 調(diào)用 SmallInt(int) 構造函數(shù)，然后調(diào)用拷貝構造函數(shù) // SmallInt 的類型轉(zhuǎn)換運算符將 si 轉(zhuǎn)換成 int si + 3.14； // 內(nèi)置類型將所得的 int 繼續(xù)轉(zhuǎn)換成 double

盡管類型轉(zhuǎn)換函數(shù)不負責指定返回類型，但實際上每個類型轉(zhuǎn)換函數(shù)都會返回一個對應類型的值：

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避免過度使用類型轉(zhuǎn)換函數(shù)

類型轉(zhuǎn)換可能具有誤導性

例如，假設某個類表示 Date，我們也許會為它添加一個從 Date 到 int 的轉(zhuǎn)換。然而，類型轉(zhuǎn)換函數(shù)的返回值應該是什么？

• 一種可能的解釋是，函數(shù)返回一個十進制數(shù)，依次表示年、月、日，例如，July 30,1989 可能轉(zhuǎn)換為 int 值 19890730。
• 同時還存在另外一種合理的解釋，即類型轉(zhuǎn)換運算符返回的 int 表示的是從某個時間節(jié)點（比如 January 1,1970）開始經(jīng)過的天數(shù)。

問題在于 Date 類型的對象和 int 類型的值之間不存在明確的一對一映射關系。因此在此例中，不定義該類型轉(zhuǎn)換運算符也許會更好。作為替代的手段，類可以定義一個或多個普通的成員函數(shù)以從各種不同形式中提取所需的信息。

類型轉(zhuǎn)換運算符可能產(chǎn)生意外結果

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。

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是合法的

因為 istream 本身并沒有定義 <<，所以本來代碼應該產(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。 這一結果顯然與我們的預期大相徑庭。

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解決上述問題的方法

轉(zhuǎn)換為 bool

• 標準庫的早期版本中，IO 類型定義了向 void* 的轉(zhuǎn)換規(guī)則，以求避免上述問題。
• 在 C++11 標準中，IO 標準庫通過定義一個向 bool 的顯式類型轉(zhuǎn)換實現(xiàn)同樣的目的。

其實我們在編程中經(jīng)常用到 IO 類型定義的 operator bool ：

while(std::cin >> value)

為了對條件求值，cin 被 istream operator bool 類型轉(zhuǎn)換函數(shù)隱式地執(zhí)行了轉(zhuǎn)換。如果 cin 的條件狀態(tài)是 good，則該函數(shù)返回為真；否則該函數(shù)返回為假。（這部分知識可以看我之前的博客）

向 bool 的類型轉(zhuǎn)換通常用在條件部分，因此 operator bool 一般定義成 explicit 的。

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顯式的類型轉(zhuǎn)換運算符

為了防止上面第二點這樣的異常情況發(fā)生，我們可以使用 explicit 關鍵字。

SmallInt si = 3; // 正確：SmallInt 的構造函數(shù)不是顯式的 si + 3; // 錯誤：explicit阻止隱式類型轉(zhuǎn)換 static_cast<int>(si) + 3; // 正確：顯式地請求類型轉(zhuǎn)換

當類型轉(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)換自動應用于它。 換句話說，當表達式出現(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
• 邏輯非運算符（!）、邏輯或運算符（||）、邏輯與運算符（&&）的運算對象
• 條件運算符（? :）的條件表達式。

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類型轉(zhuǎn)換二義性

如果類中包含一個或多個類型轉(zhuǎn)換，則必須確保在類類型和目標類型之間只存在唯一一種轉(zhuǎn)換方式。否則的話，我們編寫的代碼將很可能會具有二義性。

在兩種情況下可能產(chǎn)生多重轉(zhuǎn)換路徑：

第一種情況是 兩個類提供相同的類型轉(zhuǎn)換： 例如，當 A類 定義了一個接受 B類 對象的轉(zhuǎn)換構造函數(shù)，同時 B類 定義了一個轉(zhuǎn)換目標是 A類 的類型轉(zhuǎn)換運算符。

第二種情況是 類定義了多個轉(zhuǎn)換規(guī)則，而某些轉(zhuǎn)換規(guī)則可以通過其他類型轉(zhuǎn)換實現(xiàn)。 這種情況多出現(xiàn)在算術運算符上。

通常情況下，不要為類定義相同的類型轉(zhuǎn)換，也不要在類中定義兩個及兩個以上轉(zhuǎn)換源或轉(zhuǎn)換目標是算術類型的轉(zhuǎn)換。

第一種情況舉例：

解決方法是顯式調(diào)用：

A a1 = f(b.operator A()); A a2 = f(A(b));

第二種情況舉例：

我們使用兩個用戶定義的類型轉(zhuǎn)換時，如果轉(zhuǎn)換函數(shù)之前或之后存在標準類型轉(zhuǎn)換，則標準類型轉(zhuǎn)換將決定最佳匹配到底是哪個：

short s = 42; // 把 short 提升成 int 優(yōu)于 提升成 double // 上面的 long 則沒有int和double誰優(yōu)于誰的規(guī)則，因此會有二義性 A a3(s); // A::A(int)

重載函數(shù)與類型轉(zhuǎn)換結合導致的二義性

有時會出現(xiàn)這種情況：

或這種情況：

雖然我們可以通過顯式地構造正確的類型而消除二義性：

manip(C(10)); // 調(diào)用 manip(const C&) manip2(E(double(10))); // 調(diào)用 manip2(const E&)

但意味著程序的設計存在不足。

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重載運算符與類型轉(zhuǎn)換結合導致的二義性

重載的運算符也是重載的函數(shù)。因此也遵從通用的函數(shù)匹配規(guī)則。例如，如果 a 是一種類類型，則表達式 a sym b 可能是：

a.operatorsym(b); // a 有一個 operatorsym 成員函數(shù) operatorsym(a, b); // operatorsym 是一個普通函數(shù)

和普通函數(shù)不同，我們無法通過調(diào)用的形式區(qū)分當前調(diào)用的是成員函數(shù)還是非成員函數(shù)。

舉個例子：

• 第一條加法語句接受兩個 SmallInt 值并執(zhí)行 + 運算符的重載版本。
• 第二條加法語句具有二義性：因為我們可以把 0 轉(zhuǎn)換成 SmallInt，然后使用 SmallInt 的 +；或者把 s3 轉(zhuǎn)換成 int，然后對于兩個 int 執(zhí)行內(nèi)置的加法運算。

如果我們對同一個類既提供了轉(zhuǎn)換目標是算術類型的類型轉(zhuǎn)換，也提供了重載的運算符，則將會遇到重載運算符與內(nèi)置運算符的二義性問題。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C++ 运算符重载（二） | 类型转换运算符，二义性问题的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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