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24：若所有参数皆需类型转换，请为此采用non-member函数

news 2025/8/26 12:24:23

令class支持隐式类型转换通常是个糟糕的主意。

这条规则有其例外，最常见的例外是在建立数值类型时。

例，假设你设计一个class用来表现有理数，则允许整数“隐式转换”为有理数就很合理。

class Rational{
public:Rational(int numerator=0,int denominator=1);//允许隐式类型转换int numerator() const;//分子的访问函数int denominator() const;//分母的访问函数
};

将operator*写成Rational成员函数：

class Rational{
public://...const Rational operaotr*(const Rational& lhs,const Rational& rhs);
};

这个设计能让你将两个有理数进行相乘：

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

但当你尝试混合式算术时，你发现只有一半行得通：

result=oneHalf*2;
//result=2*oneHalf;//错误

为什么？

当你以对应的函数形式重写上述两个式子，就能发现问题的所在：

result=oneHalf.operator*(2);
//result=2.operaotr*(oneHalf);//错误

因为oneHalf是一个内含operator*函数的class对象，所以编译器调用该函数。但2没有相应的class，也就没有operator*成员函数，因此上述第二行代码是错误的。

那为什么对于oneHalf*2，这个表达式不是错误的。其第二个参数是整数2，但Rational::operator*需要的实参却是个Rational对象。这里发生了什么？为什么第一个可以，第二个不可以？

这里发生了隐式类型转换（implicit type conversion），编译器知道你正在传递一个int，但函数需要的是Rational，但它知道知道调用Rational构造韩素华并赋予你所提供的int，就可以变出一个适当的Rational来。因此，此调用动作在编译器眼中相当于：

const Rational temp(2);//根据2建立一个暂时性的Rational对象
result=oneHalf*temp;//等同于oneHalf.operator*(temp);

注意，上述转换只是因为构造函数是non-explicit的，若Rational构造函数时explicit，则以下语句没有一个可以通过编译：

result=oneHalf*2;//错误，无法将2转换为一个Rational
result=2*oneHalf;//错误

但为什么即使Rational构造函数不是explicit，仍然只有一个可通过编译，另一个不可以。

因为只有当参数被列于参数列（parameter list）内，这个参数才是隐式类型转换的合格参与者。而地位相当于“被调用的成员函数所隶属的那个对象”——即this对象——的那个隐喻参数，绝不是隐式类型转换的合格参与者。这就是为什么上述第一次调用可通过编译，因为第一次调用伴随一个放在参数列内的参数，第二次调用则否。

基于上述讨论，让operator*成为一个non-member函数，便允许编译器在每一个实参身上执行隐式类型转换：

class Ratioanl{//...
};
const Rational operaotr*(const Rational& lhs,const Rational& rhs)
{return Rational(lhs.numerator()*rhs.numerator(),lhs.denominator()*rhs.denominator());
}
int main()
{Rational oneFourth(1,4);Rational result;result=oneFourth*2;//正确result=2*oneFourth;//正确
}

还有一点需要考虑，operator*是否应该成为Rational class的一个friend函数？

就本例而言答案是否定的，因为operator*可以完全藉由Rational的public接口完成任务。这导出一个重要的观察：member函数的反面是non-member函数，不是friend函数。

无论何时若你可以避免friend函数就该避免，不能够只因函数不该成为member，就自动让它成为friend。