【复读EffectiveC++24】条款24：若所有参数皆需类型转换，请为此采用non-member函数

条款24：若所有参数皆需类型转换，请为此采用non-member函数

一、问题引入

举个例子，如果你设计一个表示有理数的类，允许从整型到有理数的隐式转换应该是合理的。在C++内置类型中，从int转换到double也是再合理不过的了（比从double转换到int更加合理）。看下面的例子：

class Rational
{
public://构造函数未设置为explicit，因为我们希望一个int可以隐式转换为RationalRational(int numerator = 0, int denominator = 1);int numerator()const;int denominator()const; const Rational operator*(const Rational& rhs)const;
private:...
};

你想支持有理数的算术运算，比如加法，乘法等等，跟随直觉，我们将函数放进相关 class 内（有时会与面向对象守则发生矛盾，详见条款23），会发生什么？

Rational oneEighth(1, 8);
Rational oneHalf(1, 2);
Rational result = oneHalf*oneEighth;//正确
result = result*oneEighth;          //正确

看到以上结果，也许会觉得满足了，但当你进一步尝试混合模式的运算的时候，你会发现只有一半的操作是对的：

Rational res = oneHalf * 2;//正确
Rational result = 2 * oneHalf; //错误

为什么错误？

二、归因分析

将上面的例子用等价的函数形式写出来，你就会知道问题出在哪里：

result = oneHalf.operator*(2); // fine
result = 2.operator*(oneHalf ); // error!

在此分析：

1. 第一个能通过，其原因在于发生了隐式类型转换，编译器知道函数需要 Rational 类型，但你传递了 int 类型的实参，它们也同样知道通过调用 Rational 的构造函数，可以将你提供的 int 实参转换成一个 Rational 类型实参，这就是编译器所做的。类似于：

const Rational temp(2); // 创建一个临时变量
result = oneHalf * temp; // 等同于oneHalf.operator*(temp);

2. 第二不能通过，其原因在于 oneHalf 对象是 Rational 类的一个实例，而 Rational 支持 operator 操作，所以编译器能调用这个函数。然而，整型 2 却没有关联的类，也就没有 operator 成员函数。编译器实际会去寻找非成员operator*函数，例如：

result = operator*(2, oneHalf ); 

因此，为了支持混合模式的运算和满足一致性，为了解决 只有参数列表中的参数才有资格进行隐式类型转换，而 this 指针指向的那个，没有资格进行隐式类型转换 的问题，就要采用non-member函数。

三、解决方案

例如，下面将 operator*() 函数变为一个非成员函数：

class Rational
{
public:Rational(int numerator = 0, int denominator = 1);int numerator()const;int denominator()const;
private:...
};const Rational operator*(const Rational& lhs,const Rational& rhs)
{return Rational(lhs.numerator()*rhs.numerator(),lhs.denominator()*rhs.denominator());
}

使用后，结果如下：

Rational oneFourth(1, 4);
Rational result;
result = oneFourth* 2;
result = 2 * oneFourth;

问题解决，但还有点要注意：operator* 是否该成为Rational class的一个友元函数呢？

答案是否定的，因为 operator* 可以完全依靠Rational的public接口来实现。上面的代码就是一种实现方式。我们能得到一个很重要的结论：成员函数的反义词是非成员函数而不是友元函数。

太多的C++程序员认为一个类中的函数如果不是一个成员函数（举个例子，需要为所有参数做类型转换），那么他就应该是一个友元函数。

上面的例子表明这样的推理是有缺陷的。尽量避免使用友元函数，就像生活中的例子，朋友带来的麻烦可能比从它们身上得到的帮助要多。

四、总结

如果你需要为某个函数的所有参数（包括被this这孩子很所指的那个隐喻参数）进行类型转换，那么这个函数必须是个non-member。