Effective C++ 条款24 类型转换与non-member函数

条款24: 若所有参数皆需类型转换, 请为此采用non-member函数

虽然令classes支持隐式类型转换是一个坏主意, 但常常有许多意外出现, 有些类型之间的关联实在太强, 我们经常想把它们放在一起用, 例如支持int类型隐式转换为Rational(有理数), 当对便利性的需求非常强烈之后, 也许支持隐式类型转换也未必是坏事.

书中给出了一个Rational类, 它可以由int类型隐式转化而来 :

class Rational {
public:
  Rational(int numerator = 0,        // 这里没有加explicit
           int denominator = 1);     // 传入int类型可隐式转换为分母是1的Rational类型

  int numerator() const;             // 获取分子
  int denominator() const;           // 获取分母  // 见条款22

private:
  ...
};

我们一定希望Rational类型可以和int类型相乘, 所以我们来写一个成员函数 :

class Rational {
public:
	...
	const Rational operator*(const Rational& rhs) const
	{
	    return Rational(this->numerator() * rhs.numerator(),
                       this->denominator() * rhs.denominator());
	}
    ...
};

有了以上的函数, 我们看看能通过哪些代码 :

Rational oneEighth(1, 8);
Rational oneHalf(1, 2);
Rational result = oneHalf * oneEighth;            // fine
result = result * oneEighth;                      // fine

result = oneHalf * 2;                         	  // fine
result = 2 * oneHalf;                             // error!

我们发现最后一个例子无法通过编译, 原因很容易理解, 让我们重写一下上述两个式子 :

result = oneHalf.operator*(2);                    // fine
result = 2.operator*(oneHalf);                    // 2还没隐式转换, 怎么可能使用operator*

因此我们有了这样的推论 : 只有当参数被列于参数列内, 这个参数才是隐式转换的合格参与者.

至于”被调用之成员函数所隶属的哪个对象”, 即this对象, 绝不是隐式转换的合格参与者.

为了支持这样的混合算术运算, 可行之道拨云见日 :

让operator*成为一个non-member成员函数, 即可让编译器在每一个实参上执行隐式类型转换.

class Rational {
  ... 
};

const Rational operator*(const Rational& lhs,     // non-member
                         const Rational& rhs) 
{
  return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(),
                  lhs.denominator() * rhs.denominator());
}
//-----------------------//
Rational oneFourth(1, 4);
Rational result;
result = oneFourth * 2;                           // fine
result = 2 * oneFourth;                           // fine

问题解决, 皆大欢喜. 有了以上的经验, 我们在看别人代码时, 就不会奇怪于为什么总是要把双目运算符的重载都放在类外作为non-member定义了, 说明他们也深谙上述的道理, 也许有时并没有隐式转换的需求大家还是这样写, 可能是因为习惯了.

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有人可能认为operator*可以作为友元与Rational类加强联系, 但完全没必要, 除非它要调用Rational的private数据, 不然这样只会降低其封装性(见条款23), 我们不应当只因函数不该成为member, 就自动让它成为friend.

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请记住 :

• 如果你需要为某个函数的所有参数进行类型转换, 那么这个函数必须是个non-member.

by 天目中云