类型转换运算符重载

C++ 类型转换函数详解

类型转换函数是C++中用于实现类类型与其他类型之间相互转换的特殊成员函数，分为两种主要形式：转换构造函数和类型转换运算符。

1. 转换构造函数 (Conversion Constructor)

基本概念

转换构造函数是一种特殊的构造函数，它能将一个其他类型的值隐式或显式地转换为类类型对象。

语法形式

class TargetType {
public:TargetType(SourceType src) {  // 转换构造函数// 转换逻辑}
};

示例代码

class Meter {double value;
public:Meter(double m) : value(m) {}  // 从double到Meter的转换double getValue() const { return value; }
};void printLength(Meter m) {std::cout << m.getValue() << " meters";
}int main() {Meter m = 5.5;      // 隐式转换printLength(10.2);   // 隐式转换调用
}

特点

只有一个参数（或多个参数但有默认值）
可以声明为explicit阻止隐式转换
可以用于初始化、赋值、参数传递等场景

2. 类型转换运算符 (Type Conversion Operator)

基本概念

类型转换运算符允许将类类型对象转换为其他类型，也称为"用户定义的类型转换"。

语法形式

operator TargetType() const {// 转换逻辑
}

示例代码

class Inch {double value;
public:Inch(double in) : value(in) {}// 转换为double的类型转换运算符explicit operator double() const {return value;}// 转换为Meter的类型转换运算符operator Meter() const {return Meter(value * 0.0254);}
};int main() {Inch i(12);double d = static_cast<double>(i);  // 显式转换Meter m = i;                       // 隐式转换为Meter
}

特点

没有返回类型（但实际返回TargetType）
通常是const成员函数
可以声明为explicit（C++11起）
没有参数

3. 四种C++风格的类型转换运算符

C++还提供了四种强制类型转换运算符：

转换运算符	用途	示例
`static_cast`	相关类型间的安全转换	`static_cast<double>(intVar)`
`dynamic_cast`	多态类型间的向下转换	`dynamic_cast<Derived*>(basePtr)`
`const_cast`	移除const/volatile限定	`const_cast<int&>(constIntRef)`
`reinterpret_cast`	低级别的重新解释	`reinterpret_cast<void*>(intPtr)`

4. 最佳实践

谨慎使用隐式转换：可能引起意外的行为

explicit operator bool() const;  // 安全bool转换

优先使用C++风格转换：比C风格转换更安全明确

double d = static_cast<double>(x);  // 好
double d = (double)x;               // 避免

避免转换歧义：确保转换路径唯一

// 避免同时定义
operator int() const;
operator double() const;  // 可能导致歧义

考虑使用命名转换函数：有时比转换运算符更清晰

std::string toString() const;  // 比operator string()更明确

5. 综合示例

class Temperature {double celsius;
public:// 转换构造函数（从double）explicit Temperature(double c) : celsius(c) {}// 到Kelvin的转换函数double toKelvin() const { return celsius + 273.15; }// 到Fahrenheit的转换运算符explicit operator double() const { return celsius * 9/5 + 32; }// 从Fahrenheit的静态工厂方法static Temperature fromFahrenheit(double f) {return Temperature((f - 32) * 5/9);}
};int main() {Temperature t = Temperature::fromFahrenheit(68);  // 20°Cdouble f = static_cast<double>(t);  // 显式转换为Fahrenheitdouble k = t.toKelvin();           // 使用命名函数转换为Kelvin
}