C++ Primer : : 第十四章 : 重载运算符与类型转换之类型转换运算符和重载匹配

类型转换运算符

class SmallInt {
public:
	
	SmallInt(int i = 0) : val(i) {	
		if (i < 0 || i > 255)
			throw std::out_of_range("Bad SmallInt value");		
	}
	operator int() const { return val; }
private:
	size_t val;	
};

在这个类中，类型转换运算符为

operator int() const { return val; }

类型转换的形式为：

operator Type() const;

Type表示除了void之外任意类型，只要该类型能作为函数的返回类型。因此，不允许转换成数组或函数。但是可以转换为指针或引用类型。

类型转换函数既没有显示的返回类型， 也没有形参，必须定义为成员函数。

编译器值能执行一次进一步转换，但是我们将SmallInt转换为int后，可以将int转换为任何其他算术类型。

尽管类型转换函数不负责指定返回类型，但实际上每个类型转换函数都会返回一个对应类型的值：

class SmallInt {
public:
	int operator int() const;  // 错误， 指定了返回类型
	operator int(int = 0) const;  // 错误， 参数列表不为空
	operator int*() const { return 42; }  // 错误，42不是一个指针
}

显示的类型转换运算符

在C++11里，加入了显示的类型转换运算符：

class SmallInt {
public:
	
	SmallInt(int i = 0) : val(i) {	
		if (i < 0 || i > 255)
			throw std::out_of_range("Bad SmallInt value");		
	}
	explicit operator int() const { return val; }
private:
	size_t val;	
};

添加explicit后，编译器不会将一个显示的类型转换用于隐式类型转换：

SmallInt si = 3; // 构造函数不是explicit的
si + 3; // 错误， 类型转换是explicit的
static_cast<int>(si) + 3; // 正确，显示的请求类型转换

但是存在一个例外，当表达式被用作条件， 编译器才会将显示的类型转换用于它，即就是，当表达式出现在以下的位置时，显示的类型转换被隐式执行：

if、while及do语句的条件部分；

for语句头的条件表达式；

逻辑与或非运算符的运算对象

条件运算符( ? : )的条件表达式。

在C++11中，IO标准库定义了一个向bool类型的显示类型转换，因此我们可以使用IO库类型对象来判断一个流是否正确：

while (std::cin >> value) ;

当cin读完值后，由于在while的条件部分，因此显示的类型转换被隐式的执行，cin转换为一个bool类型，用于判断是否读取成功。

避免有二义性的类型转换

struct A {
	A() = default;
	A(const B&);
};

struct B {
	operator A() const;
};

A f(const A&);
B b;
A a = f(b); // 二义性错误

上面的代码中，发生了二义性错误，调用f函数时，既可以使用以B为参数的A的构造函数，也可以使用B当中把B转换为A的类型转换运算符。效果相当，因此出现二义性。

可以显示调用函数名来执行对应的调用：

A a1 = f(b.operator A()); // 调用B的类型转换运算符
A a2 = f(A(b));  // 调用A的构造函数

尽量不要定义多重的内置类型转换，除了显示的向bool类型转换之外，应该尽量避免定义类型转换函数。

重载函数与转换构造函数

当重载函数的参数分别属于不同的类类型时，如果这些类恰好同时定义了同样的转换构造函数，那么二义性问题进一步提升：

struct C {
	C(int);
};

struct D {
	D(int);
};

void manip(const C&);
void manip(const D&);
manip(10);  // 二义性错误，到底是manip(C(10))还是manip(D(10))呢

可以显示的调用：

manip(C(10));

重载函数与用户自定义的类型转换

struct C {
	C(int);
};
struct E {
	E(double);
};

void manip2(const C&);
void manip2(const E&);

manip2(10); // 二义性错误，是manip2(C(10)) 还是 manip2(E(double(10)));

因为调用重载函数所请求的用户定义的类型转换不止一个且彼此不同，所以具有二义性。即使其中一个需要额外的标准类型转换而另一个调用能精确匹配，编译器也会将该调用标示为错误。

函数匹配与重载运算符

class SmallInt {
	friend SmallInt operator + (const SmallInt&, const SmallInt&);
public:
	SmallInt(int = 0);
	operator int() const { return val; }
private:
	size_t val;
};

SmallInt s1, s2;
SmallInt s3 = s1 + s2;  // 使用重载的operator +
int i = s3 + 0;  // 二义性错误

将s1和s2相加赋值给s3， 执行了重载的加法运算符。而最后一句有二义性错误，0可以转换成SmallInt，然后使用SmallInt的+，或者把s3转换为int，对两个int使用内置版本的+。

如果我们对同一个类既提供了转换目标是算数类型的类型转换，也提供了重载的运算符，则会遇到重载运算符与内置运算符的二义性问题。