【C++ 修饰符关键字 explicit 】掌握C++中的explicit :构造函数行为和初始化综合指南

简介: 【C++ 修饰符关键字 explicit 】掌握C++中的explicit :构造函数行为和初始化综合指南

1. 引言

1.1 为什么需要了解 explicit

当我们编写或阅读 C++ 代码时,构造函数(Constructor)经常在不经意间对我们的代码逻辑产生重大影响。有时,这种影响是如此微妙以至于我们可能不会立即意识到问题的根源。这就是为什么理解 explicit 关键字及其在 C++ 中的作用变得如此重要。

explicit 是一个用于修饰构造函数的关键字,它控制了构造函数是否可以用于隐式类型转换(Implicit Type Conversion)。这听起来可能很抽象,但在实际编程中,它可以是代码质量和可维护性之间的关键区别。

“代码是由人类编写并维护的,而不仅仅是计算机。” — Robert C. Martin, Clean Code

当我们编写代码时,我们的目标不仅是让代码“工作”,而且要让其他开发者(或未来的我们自己)能够轻松地理解和维护代码。explicit 关键字提供了一种机制,使我们能够清晰地表达“这个构造函数有特定的用途,不应该被随意用于类型转换”。

1.2 文章目标和主要内容概览

本文旨在为读者提供一个全面而深入的指南,解释 explicit 关键字在 C++ 中的作用、用法和最佳实践。我们将从构造函数的基础知识开始,探讨不同类型的初始化(直接初始化、复制初始化等),然后深入研究 explicit 如何影响这些初始化过程。

主要内容将包括:

  • 构造函数和初始化的基础知识
  • explicit 关键字的定义和用法
  • 如何在特定场景和上下文中使用 explicit
  • explicit 的优缺点以及使用建议

我们还将通过多个代码示例来解释这些概念,并在适当的时候引用 C++ 名著和心理学原理来帮助理解。

“人们更容易看到他们希望看到的事物” — Daniel Kahneman, Thinking, Fast and Slow

这句话在编程中也有一定的适用性。当我们编写或阅读代码时,我们通常会有一定的预期或假设。这些假设可能会影响我们对代码行为的理解,有时甚至可能导致错误。通过使用 explicit 和其他明确的编程技巧,我们可以减少这种由于预期或假设导致的误解。

技术要点 心理学角度 代码示例比重
构造函数和初始化 预期和假设的影响 示例:类型转换
explicit 的用法 清晰和明确的重要性 示例:构造函数
特定场景的应用 情境感知和适应性 示例:函数返回值

当然,让我们开始第二章,即 C++ 构造函数的简介。


2. C++ 构造函数简介

构造函数(Constructor)是 C++ 类的核心组成部分之一,它负责初始化对象的状态。理解构造函数的工作原理,不仅有助于你编写更高效和可维护的代码,还有助于你更好地理解 C++ 的工作原理。

2.1 什么是构造函数

构造函数是一个特殊类型的成员函数,用于在创建对象时初始化对象的数据成员。它与类同名,并没有返回类型(连 void 也没有)。

2.1.1 构造函数的基本语法

构造函数的基本语法如下:

class ClassName {
public:
    ClassName() {
        // 构造函数体
    }
};

这是一个最简单的默认构造函数(Default Constructor),它没有接受任何参数。

2.1.2 重载构造函数

你可以重载(Overload)构造函数,这意味着你可以有多个同名但参数类型或数量不同的构造函数。

class ClassName {
public:
    ClassName() {
        // 默认构造函数
    }
    ClassName(int a) {
        // 带一个整型参数的构造函数
    }
    ClassName(int a, double b) {
        // 带一个整型和一个双精度浮点型参数的构造函数
    }
};

2.2 构造函数的类型

构造函数可以根据其行为和接受的参数类型分为几种不同类型。

2.2.1 默认构造函数(Default Constructor)

默认构造函数是不接受任何参数的构造函数。如果你没有为类提供任何构造函数,编译器将自动生成一个默认构造函数。

2.2.2 参数化构造函数(Parameterized Constructor)

参数化构造函数是接受一个或多个参数的构造函数。这允许你在创建对象时进行初始化。

2.2.3 复制构造函数(Copy Constructor)

复制构造函数(Copy Constructor)用于创建一个新对象,作为现有对象的副本。复制构造函数接受一个同类型对象的引用作为参数。

2.2.4 移动构造函数(Move Constructor)

C++11 引入的移动构造函数用于“移动”资源,而不是复制它们。这通常用于优化性能。

2.2.5 委托构造函数(Delegating Constructor)

C++11 同样引入了委托构造函数,即一个构造函数可以调用同一个类中的另一个构造函数,以避免代码重复。


相信很多人都有过购买电子产品的经验,当你买了一个新手机,首次开机总会有一个初始化过程,让你设置语言、Wi-Fi、个人信息等。这个过程其实很像构造函数在对象生命周期中的角色。如果你跳过了这一步,手机虽然依然可以工作,但可能会有很多不便之处或潜在问题。

这就像 C++ 中的默认构造函数,它会给对象一个“出厂设置”,但这可能不是最适合你的使用场景的设置。与之相对,参数化构造函数就像是带有预设选项的初始化过程,让你能够根据需要定制设备(或对象)。

下面是一些代码示例,展示了不同类型的构造函数:

// 默认构造函数
class DefaultConstructor {
public:
    DefaultConstructor() {
        // ...
    }
};
// 参数化构造函数
class ParameterizedConstructor {
public:
    ParameterizedConstructor(int a, double b) {
        // ...
    }
};
// 复制构造函数
class CopyConstructor {
public:
    CopyConstructor(const CopyConstructor& other) {
        // ...
    }
};
// 移动构造函数
class MoveConstructor {
public:
    MoveConstructor(MoveConstructor&& other) {
        // ...
    }
};
// 委托构造函数
class DelegatingConstructor {
public:
    DelegatingConstructor() : DelegatingConstructor(42, 3.14) {
        // ...
    }
    DelegatingConstructor(int a, double b) {
        // ...
    }
};

3. 初始化:直接与复制

3.1 直接初始化 (Direct Initialization)

在 C++ 中,初始化是一个至关重要的概念。当我们谈论初始化时,我们通常是在讨论如何将某个值赋给新创建的对象。这听起来很简单,但由于 C++ 的复杂性和灵活性,实际上有多种方式可以完成这一任务。其中一种是直接初始化。

直接初始化是通过明确地调用构造函数来完成的。这是一种非常明确的初始化方式,不会产生误解。

int a(42); // 直接初始化
MyClass obj(3.14); // 直接初始化

在这些示例中,intMyClass 的构造函数被明确地调用,用括号 () 包裹起来。

为什么直接初始化更明确?

这与人们处理问题的方式有关。当我们面对一个问题时,我们倾向于寻求最明确、最直接的解决方案。这种明确性减少了出错的可能性并提高了代码的可读性。像 Bjarne Stroustrup 所言,在《C++ 程序设计语言》中,明确性和可读性是高质量代码的关键。

直接初始化的底层机制

当你进行直接初始化时,编译器会直接调用与参数最匹配的构造函数。这一点与复制初始化有明显不同,我们稍后会讨论。这意味着编译器没有额外的步骤来查找或转换类型,一切都是明确和直接的。

3.2 复制初始化 (Copy Initialization)

复制初始化是另一种常见的初始化方式,但与直接初始化有一些关键区别。

int a = 42; // 复制初始化
MyClass obj = MyClass(3.14); // 复制初始化

这里,等号 = 并不表示赋值,而是初始化。这一点容易让人混淆,因为我们常常习惯于等号表示赋值的思维模式。

复制初始化与人类思维模式

复制初始化与人们日常生活中的模仿或复制行为相似。我们经常在不了解全部细节的情况下模仿别人,这样做虽然快捷,但有时可能会导致意外的结果。

复制初始化的底层机制

在复制初始化中,编译器首先查找一个可以接受给定参数类型的构造函数,然后调用它。如果找不到,编译器会尝试进行一系列隐式类型转换,以找到一个匹配的构造函数。

3.3 列表初始化 (List Initialization)

列表初始化是 C++11 引入的一种新的初始化方式,它提供了一种更统一、更安全的初始化机制。

int a{42}; // 列表初始化
MyClass obj{3.14}; // 列表初始化

列表初始化的优点

列表初始化减少了因类型不匹配而导致的错误,增加了代码的可读性和安全性。

列表初始化的底层机制

列表初始化的底层机制与直接初始化和复制初始化有些不同。编译器会优先查找接受 std::initializer_list 参数的构造函数。如果找不到,它会回退到普通的重载解析。

3.4 初始化的核心差异

初始化方式 明确性 需要构造函数 是否允许隐式转换 C++ 版本
直接初始化 所有
复制初始化 所有
列表初始化 有条件地 C++11+

直接初始化是最明确和最直接的,但有时可能需要更详细的构造函数签名。复制初始化更简洁,但可能涉及隐式转换,这有时会导致意外的行为。列表初始化则是一种更现代的方法,旨在提供更高的安全性和明确性,但需要 C++11 或更高版本。

这些初始化方式与我们处理问题和信息的方式有一定的相似性。在处理复杂问题时,明确性和详细性通常更受欢迎,因为它们减少了出错的机会。这也是为什么许多经验丰富的 C++ 程序员更倾向于使用直接初始化或列表初始化。

4. 深入 explicit 关键字

在 C++ 的世界里,构造函数(Constructor)有着不可替代的角色。它们不仅负责对象的创建和初始化,还在某种程度上定义了类型之间转换的规则。这正是 explicit 关键字发挥作用的地方。

4.1 explicit 的定义和作用

在 C++ 中,explicit 是一个关键字,用于修饰构造函数。它的主要作用是防止该构造函数用于隐式转换(Implicit Conversion)。

假设你有一个类 Person,其中有一个构造函数接受 std::string 类型的参数。

class Person {
public:
    Person(std::string name) {
        this->name = name;
    }
private:
    std::string name;
};

如果这个构造函数没有被标记为 explicit,以下代码是合法的:

void functionTakingPerson(Person p) {
    // ...
}
int main() {
    functionTakingPerson("John");  // 隐式转换发生在这里
    return 0;
}

这样的代码虽然简洁,但却容易导致误解。程序员可能不容易意识到 "John" 字符串被隐式转换成了 Person 对象。

如果我们使用 explicit 关键字:

class Person {
public:
    explicit Person(std::string name) {
        this->name = name;
    }
    // ...
};

现在,functionTakingPerson("John"); 会导致编译错误。这迫使程序员更明确地表示他们的意图:

functionTakingPerson(Person("John"));  // OK,意图明确

4.1.1 防止误操作

当我们面对复杂的编程任务时,一个小小的失误就可能导致不可预测的后果。在这种情况下,explicit 起到了一种防护机制的作用。它要求你在使用构造函数进行类型转换时要更加明确,从而降低错误的可能性。

4.2 如何使用 explicit

使用 explicit 非常简单。只需在构造函数声明前添加 explicit 关键字:

class MyClass {
public:
    explicit MyClass(int a) {
        // ...
    }
};

这样,任何尝试隐式使用这个构造函数的代码都会导致编译错误。

4.2.1 explicit 与多参数构造函数

从 C++11 开始,explicit 也可以用于多参数构造函数。这通常用于防止构造函数模板的隐式实例化。

template<typename T>
class MyClass {
public:
    explicit MyClass(T a, T b) {
        // ...
    }
};

这种情况下,explicit 关键字防止了由多个参数触发的隐式类型转换。

4.3 explicit 对构造函数的影响

标记为 explicit 的构造函数只能用于直接初始化。这意味着以下初始化方式是合法的:

MyClass obj(42);  // 使用圆括号
MyClass obj{42};  // 使用花括号(C++11以后)

但以下初始化方式则不合法:

MyClass obj = 42;  // 编译错误

4.3.1 适当地使用 explicit

那么,我们应该如何决定是否要使用 explicit 关键字呢?一般来说,如果构造函数的参数具有容易引起误解的类型(如基本数据类型或标准库类型),那么最好使用 explicit

例如,Scott Meyers 在他的经典书籍 “Effective C++” 中推荐,除非你有明确的理由要使用隐式转换,否则最好总是将单参数构造函数标记为 explicit

4.4 表格总结

属性 不使用 explicit 使用 explicit
允许隐式转换
允许直接初始化
允许复制初始化
允许多参数构造函数 是(C++11以后)

总体而言,explicit 关键字是一种用于增强代码明确性和安全性的工具。它可以防止可能导致误解或错误的隐式转换,而这些隐式转换在没有 explicit 的情况下很容易发生。

5. explicit 和各种初始化方式的互动

5.1 explicit 与直接初始化

在 C++ 中,直接初始化(Direct Initialization)是通过构造函数调用来明确地创建对象的一种方式。这种初始化方式非常“直接”,因为它准确地表示程序员的意图。

代码示例

class MyClass {
public:
    explicit MyClass(int a) {}
};
int main() {
    MyClass obj1(42);  // 直接初始化
    return 0;
}

在这个例子中,即使构造函数被标记为 explicit,直接初始化也是合法的。这是因为在直接初始化的上下文中,编译器不需要进行任何类型的隐式转换。

为何直接初始化不受 explicit 影响?

这里引用 Bjarne Stroustrup 在《The C++ Programming Language》中的一句话:“明确优于隐式”。在直接初始化的情况下,程序员明确地调用了构造函数,这减少了出错的机会。因此,explicit 关键字在这里没有作用,因为没有隐式转换的可能性。

5.2 explicit 与复制初始化

复制初始化(Copy Initialization)是另一种常见的初始化方式,在这种情况下,对象是通过赋值操作符 = 创建的。但别被这个符号迷惑,这并不是一个赋值操作,而是一个初始化操作。

代码示例

class MyClass {
public:
    explicit MyClass(int a) {}
};
int main() {
    MyClass obj1 = 42;  // 编译错误
    return 0;
}

在这个例子中,尝试进行复制初始化会导致编译错误。这是因为 explicit 关键字禁止了任何形式的隐式转换。

为何复制初始化受到 explicit 影响?

复制初始化的过程中可能存在隐式转换,这就是 explicit 关键字起作用的地方。explicit 的目标是减少因隐式转换导致的不明确和错误。复制初始化由于其隐式性质,容易让人误解,从而引发问题。

5.3 explicit 与列表初始化

列表初始化(List Initialization)是 C++11 引入的一个特性,它提供了一种统一的初始化语法。

代码示例

class MyClass {
public:
    explicit MyClass(int a) {}
};
int main() {
    MyClass obj1{42};      // 直接列表初始化,合法
    MyClass obj2 = {42};   // 复制列表初始化,编译错误
    return 0;
}

在这里,直接列表初始化是合法的,但复制列表初始化会导致编译错误。

列表初始化与 explicit 的关系

列表初始化实际上是一个更广泛的初始化机制,它可以适用于直接初始化和复制初始化的上下文。因此,explicit 关键字的作用方式与前面讨论的直接和复制初始化类似。

表格:初始化方式与 explicit 的交互

初始化方式 是否受 explicit 影响 例子
直接初始化 MyClass obj(42);
复制初始化 MyClass obj = 42;
直接列表初始化 MyClass obj{42};
复制列表初始化 MyClass obj = {42};

通过明确地了解和应用这些规则,你可以更有效地编写代码,同时避免那些可能会导致错误或不清晰的隐式转换。如同 Scott Meyers 在《Effective C++》中所说:“让接口容易做正确的事,难做错误的事。”这正是 explicit 存在的目的:引导你走向更安全、更清晰的编程路径。

6. 特殊场景:函数返回值和构造函数委托

6.1. 函数返回值的构造

在 C++ 中,函数返回值的构造有时可能令人困惑,尤其是当涉及到复杂类型和用户定义的类型时。这一点与 explicit 关键字有关联,因为返回类型的构造函数(constructor)可能是 explicit 的。但首先,让我们理解函数返回值是如何构造的。

6.1.1. 返回值优化(RVO, Return Value Optimization)

在大多数情况下,编译器会尝试使用一种叫做返回值优化(RVO)的技术来避免不必要的拷贝或移动操作。这是一种编译器优化,允许直接在调用者预分配的内存位置上构造对象。这种优化方式避免了额外的复制或移动构造函数调用,提高了代码的效率。

MyClass Func() {
    MyClass obj;
    return obj;
}

在这个例子中,尽管看起来我们是在创建一个新的 MyClass 对象并返回它,但实际上,由于 RVO 的存在,obj 可能会直接在调用者提供的内存位置上被构造。

6.1.2. explicit 在函数返回值中的影响

在函数返回值的情境下,explicit 关键字并不会产生直接影响。这是因为返回值的构造通常是“明确”的,不涉及隐式转换。即使构造函数是 explicit 的,只要你明确地调用了这个构造函数,就不会有问题。

class MyClass {
public:
    explicit MyClass(int value) {
        // ...
    }
};
MyClass Func() {
    return MyClass(42);  // OK,明确地调用构造函数
}

6.2. 构造函数委托

构造函数委托(Constructor Delegation)是 C++11 引入的一个有用特性,允许一个构造函数调用同一个类中的另一个构造函数。这可以极大地减少代码重复,并提高代码的可维护性。

6.2.1. 如何使用构造函数委托

class MyClass {
public:
    MyClass() {
        // 初始化代码
    }
    MyClass(int a) : MyClass() {
        // 委托给无参构造函数,然后做其他事
    }
};

在这个例子中,MyClass(int a) 构造函数通过 : MyClass() 语法委托给了无参构造函数。这样,无论哪个构造函数被调用,MyClass() 中的初始化代码都会被执行,确保了对象状态的一致性。

6.2.2. explicit 和构造函数委托

当构造函数委托涉及到 explicit 关键字时,情况会变得稍微复杂一些。explicit 的作用会延续到所有委托的构造函数中。

class MyClass {
public:
    explicit MyClass() {
        // 初始化代码
    }
    MyClass(int a) : MyClass() {
        // 委托给无参构造函数,然后做其他事
    }
};

在这个例子中,即使 MyClass(int a) 构造函数没有被标记为 explicit,它也无法用于隐式转换,因为它委托给了一个 explicit 的构造函数。

这就是为什么明确了解 explicit 如何影响构造函数委托是很重要的。它可以帮助你编写更安全、更一致的代码。

特性/场景 是否受 explicit 影响 备注
RVO/NRVO explicit 主要影响隐式转换,与返回值优化无关
函数返回值 返回值通常明确地构造,不涉及隐式转换
构造函数委托 explicit 的属性会传递给所有委托的构造函数

在编程中,理解一个复杂系统通常需要掌握其构建模块的细微差别。Bjarne Stroustrup,C++ 的创造者,曾经说过:“我们包容那些比我们更不完美的人,因为这正是我们自己存在的方式。”这句话在编程中同样适用。通过深入了解 explicit,直接初始化,复制初始化,以及它们如何相互影响,我们不仅能写出更优雅的代码,也能变得更包容、更理解那些“不完美”的代码。

7. 优缺点和使用建议

7.1 使用 explicit 的优点

7.1.1 防止不明确的转换

使用 explicit(显式)关键字的首要目的是为了防止构造函数参与到隐式类型转换中。这种转换可能会在你不期望的情况下触发,从而产生一些难以诊断的错误。这是一个遵循“优先明确性而不是模糊性”的原则,这一原则也在 Bjarne Stroustrup 的名著《The C++ Programming Language》中有详细讨论。

代码示例:

class MyClass {
public:
    explicit MyClass(int value) {
        // 构造逻辑
    }
};
void functionTakingMyClass(MyClass obj) {
    // ...
}
int main() {
    functionTakingMyClass(42);  // 编译错误,防止了隐式转换
    functionTakingMyClass(MyClass(42));  // 正确,明确的构造
}

7.1.2 提高代码的可读性

当你浏览代码并看到 explicit 关键字时,你会立即意识到这个构造函数不会用于任何形式的隐式转换,这增加了代码的可读性和可维护性。这种明确性让人想到了 George Miller 的心理学名言:“人的短时记忆只能容纳 7 个(±2)信息单位。”在代码中减少需要考虑的转换路径,能让人更集中精力去理解代码的真正意图。

7.1.3 减少维护负担

随着代码库的增长,难以追踪的隐式转换可能会成为一个巨大的维护负担。使用 explicit 关键字可以在一开始就消除这种风险,从长远来看,这将大大降低维护成本。

7.2 使用 explicit 的缺点

7.2.1 限制灵活性

有时,特别是在泛型编程或模板元编程中,隐式转换可能是有用的。在这些情况下,explicit 可能会限制你的代码能做什么。这里,灵活性可能会被牺牲,为了得到更高的代码质量和可读性。

7.2.2 可能需要更多的代码

由于 explicit 关键字阻止了构造函数的隐式调用,因此可能需要编写更多的代码来进行类型转换。这可能会让代码看起来更加冗长,但同时也更明确。

7.3 何时应该使用 explicit

7.3.1 单参数构造函数

当构造函数只有一个参数时,使用 explicit 关键字几乎总是一个好主意。这样可以防止由于不明确的类型转换而导致的错误。

7.3.2 避免误导

如果你的类代表的是一个具体的概念,并且隐式转换从逻辑上看是不合理的,那么应该使用 explicit。例如,将整数隐式转换为“日期”类可能是不合逻辑的,因此这样的构造函数应该是 explicit 的。

7.3.3 考虑维护和扩展性

如果你认为你的代码将会被其他人维护和扩展,使用 explicit 关键字可以作为一种文档,明确指出哪些转换是不允许的。

方法 优点 缺点
不使用 explicit 代码更灵活,易于泛型编程 可能导致不明确的类型转换
使用 explicit 防止不明确的转换,提高代码质量 降低某些类型的灵活性

通过这些深入的分析和示例,我希望你现在能更全面地理解 explicit 关键字的重要性,以及它如何影响 C++ 程序的各个方面。在编程中,每一个小细节都可能有巨大的影响,正如心理学家 Daniel Kahneman 所说:“一个小小的错误或者失误,往往能引发一连串的问题。”在这种情况下,explicit 关键字就是你的安全网,帮助你避免这些不必要的问题。

8. 实战案例和代码示例

编程往往不仅仅是一种科学,也是一种艺术。在这个章节中,我们将通过一系列精心挑选的实战案例和代码示例来深入探讨 explicit 关键字的应用和影响。这样做的目的是让你不仅能理解这个概念,而且能够灵活运用它。

8.1 代码示例:正确和错误的用法

8.1.1 正确使用 explicit

首先,让我们从一个经典的问题开始:类构造函数(Constructor)的隐式转换。假设你正在编写一个表示时间段(Duration)的类,该类有一个接受整数(代表秒)的构造函数。

class Duration {
public:
    Duration(int seconds) : seconds_(seconds) {}
private:
    int seconds_;
};

这里的问题是,当你编写如下代码时:

Duration d = 42;  // 什么是42?秒?分钟?小时?

这样的代码虽然能编译,但它不是很明确。42 是什么单位?秒、分钟、还是小时?这正是 explicit 能够解决的问题。

class Duration {
public:
    explicit Duration(int seconds) : seconds_(seconds) {}
private:
    int seconds_;
};
Duration d = 42;  // 编译错误
Duration d(42);   // 正确,很明确

8.1.2 错误使用 explicit

但是,explicit 并不是总是有用或必要的。考虑一个复数(Complex Number)类,该类有一个接受两个浮点数(代表实部和虚部)的构造函数。

class Complex {
public:
    explicit Complex(double real, double imag) : real_(real), imag_(imag) {}
private:
    double real_;
    double imag_;
};

在这种情况下,使用 explicit 实际上可能是多余的。因为当你有多个参数时,编译器不会尝试进行隐式转换。因此,即使不使用 explicit,以下代码也会导致编译错误:

Complex c = 4.2;  // 编译错误,无法进行隐式转换

这样的代码示例很好地反映了 “Less is more” 这一古老的智慧——出自著名建筑师 Ludwig Mies van der Rohe。

8.2 实战案例:在实际项目中的应用

8.2.1 容器类与 explicit

假设你正在编写一个模板容器类,该类有一个接受初始大小和默认值的构造函数。例如,一个简单的动态数组:

template <typename T>
class DynamicArray {
public:
    DynamicArray(size_t size, const T& defaultValue) {
        // 实现
    }
};

如果你不使用 explicit,那么以下代码会成功编译,但它可能并不符合你的意图:

DynamicArray<int> arr = 10;  // 是什么意思?数组大小?默认值?

这里,编译器会尝试使用单个 int 参数(在这里是 10)来找一个合适的构造函数。由于我们的构造函数接受两个参数,其中第二个有默认值,编译器会成功找到一个匹配——但这可能并不是你想要的。

解决这个问题的一个方法是使用 explicit 关键字:

template <typename T>
class DynamicArray {
public:
    explicit DynamicArray(size_t size, const T& defaultValue = T()) {
        // 实现
    }
};

现在,尝试使用单个 int 参数初始化 DynamicArray 对象将导致编译错误,从而迫使程序员更明确地表达他们的意图。

这种精细的控制和明确性是许多专业程序员所追求的。正如 C++ 创始人 Bjarne Stroustrup 所说,C++ 的一个主要目标是让“你能够清楚地表达自己的意图”。

8.2.2 网络库和协议解析

在网络编程中,协议解析通常是一个复杂和容易出错的任务。让我们考虑一个简单的例子,即一个表示网络地址(Network Address)的类。

class NetworkAddress {
public:
    explicit NetworkAddress(const std::string& address, uint16_t port) 
        : address_(address), port_(port) {
    }
private:
    std::string address_;
    uint16_t port_;
};

在这里,使用 explicit 关键字可以避免一些可能导致严重安全漏洞的模糊或不明确的代码。例如,考虑以下代码:

NetworkAddress addr = "192.168.1.1";  // 编译错误,明确是好的

这里,由于构造函数被标记为 explicit,所以上面的代码会导致编译错误。这实际上是有益的,因为这样做迫使程序员更明确地指定端口号,从而避免可能的安全风险。

这一点非常重要,因为在网络编程中,安全性是至关重要的。你不能让模糊或不明确的代码留在你的系统中,这可能会让攻击者有机可乘。

通过这些实战案例和代码示例,我们可以更深入地理解 explicit 关键字的实用性和重要性。当你成为一名更有经验的程序员时,你会发现这种明确性和控制力是无法估量的。正如著名心理学家 Carl Rogers 所说:“你越是真实地了解自己和世界,你就越能理解、接受,并解决问题。”

由于我不能直接使用指定的字体和颜色,我将按照您的要求尽量近似地呈现内容。现在让我们深入第9章:“总结”。


9. 总结

9.1 关键点回顾

9.1.1 explicit 的核心作用

在本文中,我们探讨了 explicit(显式)关键字的多方面。这个小小的关键字在 C++ 中有着重要的作用:防止构造函数进行不必要的隐式转换。这意味着当你标记一个构造函数为 explicit 时,编译器不会自动地使用这个构造函数进行类型转换。

这一点在 Bjarne Stroustrup 的《C++ 程序设计语言》中得到了明确的强调。Stroustrup 指出,控制类型转换是高质量代码的关键因素之一。

9.1.2 初始化方式的差异

我们也详细讨论了 C++ 中的三种主要初始化方式:

  • 直接初始化(Direct Initialization)
  • 复制初始化(Copy Initialization)
  • 列表初始化(List Initialization)
初始化方式 语法示例 explicit 的影响
直接初始化 MyClass obj(1);
复制初始化 MyClass obj = 1; 阻止隐式转换
列表初始化 MyClass obj{1}; 可能阻止隐式转换

通过深入源码,我们了解到这些初始化方式在编译阶段是如何转换为构造函数调用的。这也解释了为什么 explicit 主要影响复制初始化:因为这是最容易导致误解和隐式转换的初始化方式。

9.1.3 特殊场景的考虑

在函数返回值和构造函数委托的特殊场景下,explicit 的作用通常被忽略。这是因为在这些情况下,对象的构造通常是明确和直接的,没有涉及隐式转换。

9.2 更多学习资源和推荐阅读

如果您对这个主题感兴趣并想深入了解,以下是一些推荐的阅读材料:

  • 书籍
  • 《Effective C++》by Scott Meyers
  • 《C++ Primer》by Stanley B. Lippman
  • 论文和文章
  • “A Rational Approach to C++ Initialization” by Herb Sutter

这些资源都提供了对 C++ 初始化和 explicit 关键字更深入的解释和示例。

在我们的编程学习之旅中,理解是我们迈向更高层次的重要一步。然而,掌握新技能、新理念,始终需要时间和坚持。从心理学的角度看,学习往往伴随着不断的试错和调整,这就像是我们的大脑在逐渐优化其解决问题的“算法”。

这就是为什么当我们遇到错误,我们应该将其视为学习和进步的机会,而不仅仅是困扰。通过理解和解决这些问题,我们不仅可以修复当前的代码,更可以提升我们的编程能力,防止在未来的项目中犯相同的错误。

我鼓励大家积极参与进来,不断提升自己的编程技术。无论你是初学者还是有经验的开发者,我希望我的博客能对你的学习之路有所帮助。如果你觉得这篇文章有用,不妨点击收藏,或者留下你的评论分享你的见解和经验,也欢迎你对我博客的内容提出建议和问题。每一次的点赞、评论、分享和关注都是对我的最大支持,也是对我持续分享和创作的动力。

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【c++】类和对象(下)(取地址运算符重载、深究构造函数、类型转换、static修饰成员、友元、内部类、匿名对象)
本文介绍了C++中类和对象的高级特性,包括取地址运算符重载、构造函数的初始化列表、类型转换、static修饰成员、友元、内部类及匿名对象等内容。文章详细解释了每个概念的使用方法和注意事项,帮助读者深入了解C++面向对象编程的核心机制。
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1月前
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存储 编译器 C++
【c++】类和对象(中)(构造函数、析构函数、拷贝构造、赋值重载)
本文深入探讨了C++类的默认成员函数,包括构造函数、析构函数、拷贝构造函数和赋值重载。构造函数用于对象的初始化,析构函数用于对象销毁时的资源清理,拷贝构造函数用于对象的拷贝,赋值重载用于已存在对象的赋值。文章详细介绍了每个函数的特点、使用方法及注意事项,并提供了代码示例。这些默认成员函数确保了资源的正确管理和对象状态的维护。
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2月前
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编译器 C语言 C++
C++入门4——类与对象3-1(构造函数的类型转换和友元详解)
C++入门4——类与对象3-1(构造函数的类型转换和友元详解)
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2月前
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存储 编译器 数据安全/隐私保护
【C++篇】C++类与对象深度解析(四):初始化列表、类型转换与static成员详解2
【C++篇】C++类与对象深度解析(四):初始化列表、类型转换与static成员详解
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2月前
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C++
C++构造函数初始化类对象
C++构造函数初始化类对象
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2月前
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C++
C++入门4——类与对象3-2(构造函数的类型转换和友元详解)
C++入门4——类与对象3-2(构造函数的类型转换和友元详解)
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29天前
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存储 编译器 C语言
【c++丨STL】string类的使用
本文介绍了C++中`string`类的基本概念及其主要接口。`string`类在C++标准库中扮演着重要角色,它提供了比C语言中字符串处理函数更丰富、安全和便捷的功能。文章详细讲解了`string`类的构造函数、赋值运算符、容量管理接口、元素访问及遍历方法、字符串修改操作、字符串运算接口、常量成员和非成员函数等内容。通过实例演示了如何使用这些接口进行字符串的创建、修改、查找和比较等操作,帮助读者更好地理解和掌握`string`类的应用。
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1月前
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存储 编译器 Linux
【c++】类和对象(上)(类的定义格式、访问限定符、类域、类的实例化、对象的内存大小、this指针)
本文介绍了C++中的类和对象,包括类的概念、定义格式、访问限定符、类域、对象的创建及内存大小、以及this指针。通过示例代码详细解释了类的定义、成员函数和成员变量的作用,以及如何使用访问限定符控制成员的访问权限。此外,还讨论了对象的内存分配规则和this指针的使用场景,帮助读者深入理解面向对象编程的核心概念。
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2月前
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存储 编译器 对象存储
【C++打怪之路Lv5】-- 类和对象(下)
【C++打怪之路Lv5】-- 类和对象(下)
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