C++中explicit关键字详解(定义、作用、用法)

在C++中，构造函数是一个特殊的成员函数，用于初始化新创建的对象。然而，在某些情况下，编译器可能会隐式地调用构造函数，这可能导致意外的行为或性能问题。为了控制这种隐式转换的发生，C++引入了explicit关键字。本文将从定义、作用、用法和最佳实践四个方面对explicit关键字进行全面解析，帮助读者深入了解其核心概念和实际应用。

一、什么是explicit关键字

explicit的含义：explicit关键字用于修饰构造函数，防止编译器对其进行隐式转换。

语法格式：

explicit构造函数名(参数列表){
函数体;
}

示例：

classString{
public:
explicitString(constchar*str){
length_=strlen(str);
data_=newchar[length_+1];
strcpy(data_,str);
}
~String(){
delete[]data_;
}
private:
intlength_;
char*data_;
};

implicit转换：编译器会自动进行隐式类型转换，例如将int转换为自定义类型。

explicit转换：必须显式调用构造函数，禁止隐式转换。

示例：

classInteger{
public:
Integer(intvalue):value_(value){}
private:
intvalue_;
};
voidprintValue(Integeri){
std::cout<<"Value:"<<i.value_<<std::endl;
}
intmain(){
Integeri=10;//explicit
printValue(i);
Integerj(20);//explicit
printValue(j);
//printValue(30);//error:nomatchingfunctionforcallto'printValue'
}

二、explicit关键字的作用

隐式转换的问题：编译器可能会错误地选择构造函数进行隐式转换，导致代码难以理解和调试。

示例：

classBox{
public:
Box(intsize):size_(size){}
intgetSize()const{returnsize_;}
private:
intsize_;
};
voidprintBox(Boxbox){
std::cout<<"Boxsize:"<<box.getSize()<<std::endl;
}
intmain(){
printBox(10);//implicitconversionfrominttoBox
}

修正后的代码：

classBox{
public:
explicitBox(intsize):size_(size){}
intgetSize()const{returnsize_;}
private:
intsize_;
};
intmain(){
printBox(Box(10));//explicitconversionrequired
}

安全性的重要性：显式调用构造函数可以避免意外的类型转换，提高代码的健壮性。

示例：

classTemperature{
public:
explicitTemperature(doublecelsius):celsius_(celsius){}
doublegetCelsius()const{returncelsius_;}
private:
doublecelsius_;
};
voidconvertTemperature(Temperaturetemp){
std::cout<<"TemperatureinCelsius:"<<temp.getCelsius()<<std::endl;
}
intmain(){
convertTemperature(Temperature(25.0));//explicitconversion
//convertTemperature(25.0);//error:nomatchingfunctionforcallto'convertTemperature'
}

可读性的优势：显式调用构造函数使代码更直观，便于理解其意图。

示例：

classPoint{
public:
explicitPoint(intx,inty):x_(x),y_(y){}
voiddisplay()const{
std::cout<<"("<<x_<<","<<y_<<")"<<std::endl;
}
private:
intx_,y_;
};
intmain(){
Pointp1(10,20);
p1.display();//explicitconstruction
}

三、explicit关键字的用法

单参数构造函数的特性：如果构造函数只有一个参数且未标记为explicit，编译器可能会将其视为隐式转换函数。

示例：

classDistance{
public:
explicitDistance(intmeters):meters_(meters){}
intgetMeters()const{returnmeters_;}
private:
intmeters_;
};
intmain(){
Distanced1(100);//explicit
Distanced2=200;//error:nomatchingfunctionforcallto'Distance::Distance'
}

多参数构造函数的特性：如果构造函数有多个参数，即使未标记为explicit，也不会触发隐式转换。

示例：

classCoordinate{
public:
Coordinate(intx,inty):x_(x),y_(y){}
voiddisplay()const{
std::cout<<"("<<x_<<","<<y_<<")"<<std::endl;
}
private:
intx_,y_;
};
intmain(){
Coordinatec1(10,20);
c1.display();//noimplicitconversion
}

默认构造函数的特性：默认构造函数不会受到explicit关键字的影响，因为它们不涉及隐式转换。

示例：

classVector{
public:
explicitVector(intsize):size_(size){}
Vector():size_(0){}//defaultconstructor
private:
intsize_;
};
intmain(){
Vectorv1;//defaultconstructor
Vectorv2(5);//explicitconstructor
}

四、explicit关键字的最佳实践

适用场景：当构造函数可能引发隐式转换时，应使用explicit关键字。

示例：

classMoney{
public:
explicitMoney(intdollars):dollars_(dollars){}
intgetDollars()const{returndollars_;}
private:
intdollars_;
};
intmain(){
Moneym1(100);//explicitconversion
//Moneym2=200;//error:nomatchingfunctionforcallto'Money::Money'
}

滥用的危害：过度使用explicit可能会限制代码的灵活性，增加开发难度。

建议：只在必要的地方使用explicit，避免影响代码的可扩展性。

模板的特性：模板可以与explicit关键字结合使用，增强代码的泛型能力。

示例：

template<typenameT>
classWrapper{
public:
explicitWrapper(Tvalue):value_(value){}
TgetValue()const{returnvalue_;}
private:
Tvalue_;
};
intmain(){
Wrapper<int>w1(100);//explicitconversion
//Wrapper<int>w2=200;//error:nomatchingfunctionforcallto'Wrapper::Wrapper'
}

通过本文的全面解析，我们深入理解了C++中explicit关键字的定义、作用、用法和最佳实践。explicit关键字能够有效防止隐式转换，提高代码的安全性和可读性。在实际开发中，合理使用explicit关键字可以显著提升代码的质量和可靠性。希望本文的内容能够帮助读者更好地掌握explicit的关键点，并在实际项目中加以应用。

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