C++ explicit关键字应用于构造函数(C++中使用explicit关键字优化构造函数)

一、引言

在C++中，构造函数是类的一个重要组成部分，用于初始化对象。构造函数可以带参数，也可以不带参数。当类中存在多个构造函数时，编译器会依参数类型和参数数量进行函数名称修饰（name mangling），以区分不同的构造函数。然而，在某些情况下，编译器也许会产生一些意外的构造函数调用，令程序运行因此不符合预期。为了解决这个问题，C++引入了explicit关键字来优化构造函数。

二、什么是explicit关键字

explicit关键字是C++中的一个修饰符，它可以用于修饰构造函数，以防止隐式类型转换令的构造函数调用。在没有使用explicit关键字的情况下，编译器也许会自动将一个参数类型的值隐式演化为类的对象。这也许会令一些意想不到的副作用，尤其是在存在多个参数类型相同的构造函数时。

三、为什么要使用explicit关键字

以下是几个使用explicit关键字的理由：

• 防止隐式类型转换：使用explicit关键字可以避免编译器自动进行隐式类型转换，从而减少不必要的构造函数调用。
• 节约代码可读性：通过使用explicit关键字，可以明确指出哪些构造函数不应该用于隐式类型转换，使代码更易于领会和维护。
• 避免潜在的运行时差错：在某些情况下，隐式类型转换也许会令运行时差错。使用explicit关键字可以避免这些问题。

四、怎样使用explicit关键字

要使用explicit关键字，只需在构造函数的声明前加上explicit关键字即可。下面是一个单纯的示例：

class Rectangle {
public:
    explicit Rectangle(int width, int height) {
        this->width = width;
        this->height = height;
    }
    int width;
    int height;
};

在这个示例中，我们定义了一个名为Rectangle的类，它有一个带有两个参数的构造函数。通过在构造函数声明前加上explicit关键字，我们告诉编译器不要对这个构造函数进行隐式类型转换。

五、使用explicit关键字的注意事项

虽然使用explicit关键字可以节约代码的健壮性，但在某些情况下，它也也许带来一些约束。以下是一些使用explicit关键字的注意事项：

1. 隐式类型转换的约束

使用explicit关键字后，编译器不会对构造函数进行隐式类型转换。这意味着，如果需要使用该构造函数创建对象，必须显式地传递参数。例如：

Rectangle rect = Rectangle(10, 20); // 正确
Rectangle rect2 = 10; // 差错，归因于没有提供第二个参数

2. 显式类型转换的赞成

尽管explicit关键字禁止了隐式类型转换，但仍然可以通过显式类型转换来创建对象。例如：

Rectangle rect = static_cast(10); // 正确，显式类型转换

3. 某些情况下不需要使用explicit

在某些情况下，编译器可以自动推断出参数类型，所以不需要使用explicit关键字。例如，当构造函数的参数类型唯一时，编译器可以自动确定应该调用哪个构造函数。

六、案例分析

下面通过一个实际的案例来分析使用explicit关键字的优势。

案例：复数类

假设我们有一个复数类，它有两个构造函数：一个用于创建实数复数，另一个用于创建虚数复数。

class Complex {
public:
    Complex(double real, double imag = 0.0) : real(real), imag(imag) {}
    Complex(double value) : real(value), imag(0.0) {}
    double real;
    double imag;
};

如果我们不使用explicit关键字，编译器也许会将一个实数值隐式演化为Complex对象，令调用差错的构造函数。例如：

Complex c = 5.0; // 调用Complex(double value)构造函数，而不是Complex(double real, double imag = 0.0)

为了防止这种情况，我们可以将第二个构造函数声明为explicit：

class Complex {
public:
    Complex(double real, double imag = 0.0) : real(real), imag(imag) {}
    explicit Complex(double value) : real(value), imag(0.0) {}
    double real;
    double imag;
};

现在，编译器不会将一个实数值隐式演化为Complex对象，我们必须显式地调用构造函数：

Complex c = Complex(5.0); // 正确，显式调用构造函数

七、总结

在C++中，使用explicit关键字可以优化构造函数，防止隐式类型转换令的意外调用。通过合理使用explicit关键字，我们可以节约代码的健壮性、可读性和可维护性。然而，我们也需要注意，在某些情况下，使用explicit关键字也许会约束隐式类型转换的使用，所以需要依实际情况权衡是否使用。

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