Explicit c что это
В прошлой теме была рассмотрена тема перегрузки операторов. И с этой темой тесно связана тема перегрузки операторов преобразования типов.
Ранее мы рассматривали явные и неявные преобразования примитивных типов. Например:
И было бы не плохо иметь возможность определять логику преобразования одних типов в другие. И с помощью перегрузки операторов мы можем это делать. Для этого в классе определяется метод следующей формы:
После модификаторов public static идет ключевое слово explicit (если преобразование явное, то есть нужна операция приведения типов) или implicit (если преобразование неявное). Затем идет ключевое слово operator и далее возвращаемый тип, в который надо преобразовать объект. В скобках в качестве параметра передается объект, который надо преобразовать.
Например, пусть у нас есть следующий класс Counter, который представляет счетчик-секундомер и который хранит количество секунд в свойстве Seconds:
Первый оператор преобразует число — объект типа int к типу Counter. Его логика проста — создается новый объект Counter, у которого устанавливается свойство Seconds.
Второй оператор преобразует объект Counter к типу int, то есть получает из Counter число.
Примение операторов преобразования в программе:
Поскольку операция преобразования из Counter в int определена с ключевым словом explicit, то есть как явное преобразование, то в этом случае необходимо применить операцию приведения типов:
В случае с операцией преобразования от int к Counter ничего подобного делать не надо, поскольку данная операция определена с ключевым словом implicit, то есть как неявная. Какие операции преобразования делать явными, а какие неявные, в данном случае не столь важно, это решает разработчик по своему усмотрению.
Следует учитывать, что оператор преобразования типов должен преобразовывать из типа или в тип, в котором этот оператор определен. То есть оператор преобразования, определенный в типе Counter, должен либо принимать в качестве параметра объект типа Counter, либо возвращать объект типа Counter.
Рассмотрим также более сложные преобразования, к примеру, из одного составного типа в другой составной тип. Допустим, у нас есть еще класс Timer:
Класс Timer представляет условный таймер, который хранит часы, минуты и секунды. Класс Counter представляет условный счетчик-секундомер, который хранит количество секунд. Исходя из этого мы можем определить некоторую логику преобразования из одного типа к другому, то есть получение из секунд в объекте Counter часов, минут и секунд в объекте Timer. Например, 3675 секунд по сути это 1 час, 1 минута и 15 секунд
13.14 – Конструктор преобразования, explicit и delete
По умолчанию C++ обрабатывает любой конструктор как оператор неявного преобразования. Рассмотрим следующий случай:
Хотя функция printFraction() ожидает объект Fraction , вместо этого мы передали ей целочисленный литерал 6. Поскольку у Fraction есть конструктор, который принимает одно число int , компилятор неявно преобразует литерал 6 в объект Fraction . Для этого он инициализирует параметр f функции printFraction() с помощью конструктора Fraction(int, int) .
Следовательно, показанная выше программа печатает:
Это неявное преобразование работает для всех видов инициализации (прямой, унифицированной и копирующей).
Конструкторы, которые могут использоваться для неявных преобразований, называются конструкторами преобразования (или преобразующими конструкторами). До C++11 только конструкторы, принимающие один параметр, могли быть конструкторами преобразования. Однако с новым синтаксисом унифицированной инициализации в C++11 это ограничение было снято, и конструкторы, принимающие несколько параметров, теперь также могут быть конструкторами преобразования.
Ключевое слово explicit
Хотя выполнение неявных преобразований имеет смысл в случае с Fraction , в других случаях это может быть нежелательно или привести к неожиданному поведению:
В приведенном выше примере пользователь пытается инициализировать строку с помощью char . Поскольку char является частью семейства целочисленных типов, компилятор будет использовать конструктор преобразования MyString(int) , чтобы неявно преобразовать char в MyString . Затем программа напечатает этот объект MyString , что приведет к неожиданным результатам. Точно так же вызов printString('x') вызывает неявное преобразование, которое приводит к той же проблеме.
Один из способов решения этой проблемы – сделать конструкторы (и функции преобразования) явными с помощью ключевого слова explicit , которое помещается перед именем функции. Явные конструкторы и функции преобразования не будут использоваться для неявных преобразований или копирующей инициализации:
Приведенная выше программа не будет компилироваться, так как MyString(int) был сделан явным, и не удалось найти соответствующий конструктор преобразования для неявного преобразования ' x ' в MyString .
Однако обратите внимание, что создание явного конструктора предотвращает только неявные преобразования. Явные преобразования (через приведение типа) по-прежнему разрешены:
Прямая и унифицированная инициализации также по-прежнему преобразуют параметры для соответствия (унифицированная инициализация не приведет к сужающим преобразованиям, но с радостью выполнит другие типы преобразований).
Правило
Подумайте о том, чтобы сделать ваши конструкторы и пользовательские функции-члены преобразования явными, чтобы предотвратить ошибки неявного преобразования.
Ключевое слово delete
В нашем случае с MyString мы на самом деле хотим полностью запретить преобразование ' x ' в MyString (явное или неявное, поскольку результаты не будут интуитивно понятными). Один из способов частично сделать это – добавить конструктор MyString(char) и сделать его закрытым:
Однако этот конструктор по-прежнему можно использовать изнутри класса (закрытый доступ мешает только нечленам класса вызывать эту функцию).
Лучший способ решить проблему – использовать ключевое слово delete (введенное в C++11) для удаления функции:
Когда функция была удалена, любое использование этой функции считается ошибкой компиляции.
Обратите внимание, что конструктор копирования и перегруженные операторы также могут быть удалены, чтобы предотвратить их использование.
What does the explicit keyword mean?
The compiler is allowed to make one implicit conversion to resolve the parameters to a function. What this means is that the compiler can use constructors callable with a single parameter to convert from one type to another in order to get the right type for a parameter.
Here’s an example class with a constructor that can be used for implicit conversions:
Here’s a simple function that takes a Foo object:
and here’s where the DoBar function is called:
The argument is not a Foo object, but an int . However, there exists a constructor for Foo that takes an int so this constructor can be used to convert the parameter to the correct type.
The compiler is allowed to do this once for each parameter.
Prefixing the explicit keyword to the constructor prevents the compiler from using that constructor for implicit conversions. Adding it to the above class will create a compiler error at the function call DoBar (42) . It is now necessary to call for conversion explicitly with DoBar (Foo (42))
The reason you might want to do this is to avoid accidental construction that can hide bugs.
Contrived example:
- You have a MyString class with a constructor that constructs a string of the given size. You have a function print(const MyString&) (as well as an overload print (char *string) ), and you call print(3) (when you actually intended to call print("3") ). You expect it to print "3", but it prints an empty string of length 3 instead.
Suppose, you have a class String :
The character ‘x’ will be implicitly converted to int and then the String(int) constructor will be called. But, this is not what the user might have intended. So, to prevent such conditions, we shall define the constructor as explicit :
In C++, a constructor with only one required parameter is considered an implicit conversion function. It converts the parameter type to the class type. Whether this is a good thing or not depends on the semantics of the constructor.
For example, if you have a string class with constructor String(const char* s) , that’s probably exactly what you want. You can pass a const char* to a function expecting a String , and the compiler will automatically construct a temporary String object for you.
On the other hand, if you have a buffer class whose constructor Buffer(int size) takes the size of the buffer in bytes, you probably don’t want the compiler to quietly turn int s into Buffer s. To prevent that, you declare the constructor with the explicit keyword:
becomes a compile-time error. If you want to pass a temporary Buffer object, you have to do so explicitly:
In summary, if your single-parameter constructor converts the parameter into an object of your class, you probably don’t want to use the explicit keyword. But if you have a constructor that simply happens to take a single parameter, you should declare it as explicit to prevent the compiler from surprising you with unexpected conversions.
The keyword explicit accompanies either
- a constructor of class X that cannot be used to implicitly convert the first (any only) parameter to type X
C++ [class.conv.ctor]
1) A constructor declared without the function-specifier explicit specifies a conversion from the types of its parameters to the type of its class. Such a constructor is called a converting constructor.
2) An explicit constructor constructs objects just like non-explicit constructors, but does so only where the direct-initialization syntax (8.5) or where casts (5.2.9, 5.4) are explicitly used. A default constructor may be an explicit constructor; such a constructor will be used to perform default-initialization or valueinitialization (8.5).
- or a conversion function that is only considered for direct initialization and explicit conversion.
C++ [class.conv.fct]
2) A conversion function may be explicit (7.1.2), in which case it is only considered as a user-defined conversion for direct-initialization (8.5). Otherwise, user-defined conversions are not restricted to use in assignments and initializations.
Overview
Explicit conversion functions and constructors can only be used for explicit conversions (direct initialization or explicit cast operation) while non-explicit constructors and conversion functions can be used for implicit as well as explicit conversions.
Example using structures X, Y, Z and functions foo, bar, baz :
Let’s look at a small setup of structures and functions to see the difference between explicit and non- explicit conversions.
Examples regarding constructor:
Conversion of a function argument:
Examples regarding conversion functions:
Conversion of a function argument:
Why use explicit conversion functions or constructors?
Conversion constructors and non-explicit conversion functions may introduce ambiguity.
Consider a structure V , convertible to int , a structure U implicitly constructible from V and a function f overloaded for U and bool respectively.
A call to f is ambiguous if passing an object of type V .
The compiler does not know wether to use the constructor of U or the conversion function to convert the V object into a type for passing to f .
If either the constructor of U or the conversion function of V would be explicit , there would be no ambiguity since only the non-explicit conversion would be considered. If both are explicit the call to f using an object of type V would have to be done using an explicit conversion or cast operation.
Conversion constructors and non-explicit conversion functions may lead to unexpected behaviour.
Consider a function printing some vector:
If the size-constructor of the vector would not be explicit it would be possible to call the function like this:
What would one expect from such a call? One line containing 3 or three lines containing 0 ? (Where the second one is what happens.)
Using the explicit keyword in a class interface enforces the user of the interface to be explicit about a desired conversion.
As Bjarne Stroustrup puts it (in «The C++ Programming Language», 4th Ed., 35.2.1, pp. 1011) on the question why std::duration cannot be implicitly constructed from a plain number:
If you know what you mean, be explicit about it.
Урок №143. Конструкторы преобразования, ключевые слова explicit и delete
По умолчанию язык C++ обрабатывает любой конструктор, как оператор неявного преобразования. Рассмотрим следующую программу:
Хотя функция makeNegative() ожидает объект класса Drob, мы передаем ей целочисленный литерал 7 . Поскольку у класса Drob есть конструктор, который может принимать одно целочисленное значение (конструктор по умолчанию), то компилятор выполнит неявную конвертацию литерала 7 в объект класса Drob. Это делается путем выполнения копирующей инициализации параметра d функции makeNegative() с помощью конструктора Drob(int, int) .
Результат выполнения программы:
Copy constructor worked here!
-7/1
Неявное преобразование работает для всех видов инициализации (прямой, uniform и копирующей).
Конструкторы, которые используются в неявных преобразованиях, называются конструкторами преобразования (или «конструкторами конвертации»). До C++11 конструкторами преобразования могли быть конструкторы только с одним параметром. Однако в C++11 это ограничение было снято (наряду с добавлением uniform-инициализации), и конструкторы, имеющие несколько параметров, также уже могут быть конструкторами преобразования.
Ключевое слово explicit
Иногда выполнение неявных преобразований может иметь смысл, а иногда может быть крайне нежелательным и генерировать неожиданные результаты: