C++类型转换时定义非成员函数 （1）

    来源：BLOG    作者：fatalerror99

《C++箴言：声明为非成员函数的时机》阐述了为什么只有 non-member functions（非成员函数）适合于应用到所有 arguments（实参）的 implicit type conversions（隐式类型转换），而且它还作为一个示例使用了一个 Rational class 的 operator* function。我建议你在阅读本文之前先熟悉那个示例，因为本文进行了针对《C++箴言：声明为非成员函数的时机》中的示例做了一个无伤大雅（模板化 Rational 和 operator*）的扩展讨论：

template
class Rational {
public:
Rational(const T& numerator = 0, // see《C++箴言：用传引用给const取代传值》for why params
const T& denominator = 1); // are now passed by reference

const T numerator() const; // see《C++箴言：避免返回对象内部构件的句柄》for why return
const T denominator() const; // values are still passed by value,
... // Item 3 for why they're const
};

template
const Rational operator*(const Rational& lhs,
const Rational& rhs)
{ ... }

就像在《C++箴言：声明为非成员函数的时机》中，我想要支持 mixed-mode arithmetic（混合模式运算），所以我们要让下面这些代码能够编译。我们指望它能，因为我们使用了和 Item 24 中可以工作的代码相同的代码。仅有的区别是 Rational 和 operator* 现在是 templates（模板）：

Rational oneHalf(1, 2); // this example is from 《C++箴言：声明为非成员函数的时机》,
// except Rational is now a template

Rational result = oneHalf * 2; // error! won't compile

编译失败的事实暗示对于模板化 Rational 来说，有某些东西和 non-template（非模板）版本不同，而且确实存在。在《C++箴言：声明为非成员函数的时机》中，编译器知道我们想要调用什么函数（取得两个 Rationals 的 operator*），但是在这里，编译器不知道我们想要调用哪个函数。作为替代，它们试图断定要从名为 operator* 的 template（模板）中实例化出（也就是创建）什么函数。它们知道它们假定实例化出的某个名为 operator* 的函数取得两个 Rational 类型的参数，但是为了做这个实例化，它们必须断定 T 是什么。问题在于，它们做不到。

在推演 T 的尝试中，它们会察看被传入 operator* 的调用的 arguments（实参）的类型。在当前情况下，类型为 Rational（oneHalf 的类型）和 int（2 的类型）。每一个参数被分别考察。

使用 oneHalf 的推演很简单。operator* 的第一个 parameter（形参）被声明为 Rational 类型，而传入 operator* 的第一个 argument（实参）(oneHalf) 是 Rational 类型，所以 T 一定是 int。不幸的是，对其它参数的推演没那么简单。operator* 的第二个 parameter（形参）被声明为 Rational 类型，但是传入 operator* 的第二个 argument（实参）(2) 的 int 类型。在这种情况下，让编译器如何断定 T 是什么呢？你可能期望它们会使用 Rational 的 non-explicit constructor（非显式构造函数）将2 转换成一个 Rational，这样就使它们推演出 T 是 int，但是它们不这样做。它们不这样做是因为在 template argument deduction（模板实参推演）过程中从不考虑 implicit type conversion functions（隐式类型转换函数）。