C/C++编程：如果所有参数都需类型转换，请为此采用non-member函数

柔光的暖阳◎ 2023-01-19 13:55 95阅读 0赞

C++中，让类支持隐式类型转换不是个好主意。当然这条规则有例外，最常见的例外是建立数值类型时，假设你设计一个类用来表现有理数，允许整数’隐式转换’为有理数似乎很合理：

class Rational{
        
    public:
    	Rational(int numerater=0, int denominator  = 1);  //构造函数故意不为explicit，允许int-to-Rational隐式转换
    };

你想支持算术运算符加法、乘法等，那这个运算符是以成员函数、非成员函数、还是non-member友元函数来实现它们呢？

我们来探究一下。

先研究将operator\* 写成成员函数的写法：

class Rational{
        
    public:
    	const Rational operator* (const Rational & rhs) const;
    			// 参数const Rational & rhs：
    				// 传引用 -- 效率更高、避免切割
    				// const -- 许诺不更改传参
    			// 返回const by-value
    				// const --- 避免出错比如 if(a * b = c);
    				// by-value -- 返回的对象只能在函数里面建立
    }

使用方法：

Rational oneEigth(1, 8);
    Rational oneHalf(1, 2);
    Rational  result = oneHalf * oneEigth; // 满足
    result = oneEigth * result ;         // 满足

如果你还想要支持混合式运算：

// result = oneHalf.operator*(2)
    result = oneHalf * 2; //ok 
    
    // result = 2.operator*(oneHalf)
    result = 2 * oneHalf; // error

发现只能满足一半：oneHalf是一个内含operator`*`函数的类对象，所以编译期调用该函数；然而2并没有相应类，也就是没有operator*成员函数，编译期也会尝试寻找可以被以下调用的non-member operator* (在命名空间内或者全局作用域内)：

result = operator*(2, oneHalf); // error

但是找不到，所以失败。

再看看先前成功的那个调用，注意其第二参数是2，但是`operator* (const Rational & rhs)`需要的实参是Rational 对象。这里发生什么事了？为什么2在这里可以被接受，在另一个调用中不能被接受？

因为这里发生了所谓的隐式类型转换(implicit type conversion)。编译器知道你正在传递一个int，而函数需要的是Rational ；但它也知道只要调用Rational 构造函数并赋予你所提供的int，就可以变出一个适当的Rational 来。于是编译期就相当于做了：

const Rational temp(2); //创建一个临时性的Rational 
    result = oneHalf * 2;  // 等同于oneHalf.operator*(temp);

当然，因为只涉及non-explicit构造函数，编译期才会这样做。如果Rational构造函数是explicit，如下语句没有一个可以通过编译：

result = oneHalf * 2 ;// 编译错误， 无法将2转为Rational 
    result = 2 * oneHalf; //编译错误，无法将2转为Rational

这就很难让Rational类支持混合运算了。

如果你一定要支持混合式运算，解决方法：**让operator\*成为一个non-member函数**，以允许编译期在每一个实参上执行隐式类型转换

class Rational{
        
    	...
    };
    
    const Rational operator*(const Rational &lhs, const Rational & rhs){
          // 非成功袁术
    	return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(),
    					lhs.denominator() * rhs.denominator());
    
    Rational oneHalf(1, 2);
    Rational result;
    result = 2 * oneHalf;
    result = oneHalf * 2;
    }

ok，解决。

还剩下最后一个问题：operator\*是否应该成为Rational 的友元函数呢？

*  不应该，**无论何时如果你可以避免友元函数就应该避免**

总结：

*  如果你需要为某个函数的所有参数(包括被this指针所指的那个隐喻参数)进行类型转换，那么这个函数必须是个non-member