C++箴言：類型轉換時定義非成員函數

提要：《C++箴言：聲明為非成員函數的時機》闡述了為什麼只有non-memberfunctions（非成員    《C++箴言：聲明為非成員函數的時機》闡述了為什麼只有 non-member functions（非成員函數）適合於應用到所有 arguments（實參）的 implicit type conversions（隱式類型轉換），而且它還作為一個樣本使用了一個 Rational class 的 operator* function。我建議你在閱讀本文之前先熟悉那個樣本，因為本文進行了針對《C++箴言：聲明為非成員函數的時機》中的樣本做了一個無傷大雅（模板化 Rational 和 operator*）的擴充討論： 

template<typename T> class Rational { public: Rational(const T& numerator = 0, // see《C++箴言：用傳引用給const取代傳值》for why params const T& denominator = 1); // are now passed by reference const T numerator() const; // see《C++箴言：避免返回對象內部構件的控制代碼》for why return const T denominator() const; // values are still passed by value, ... // Item 3 for why they're const }; template<typename T> const Rational<T> operator*(const Rational<T>& lhs, const Rational<T>& rhs) { ... }

    就像在《C++箴言：聲明為非成員函數的時機》中，我想要支援 mixed-mode arithmetic（混合模式運算），所以我們要讓下面這些代碼能夠編譯。我們指望它能，因為我們使用了和 Item 24 中可以工作的代碼相同的代碼。僅有的區別是 Rational 和 operator* 現在是 templates（模板）：

Rational<int> oneHalf(1, 2); // this example is from 《C++箴言：聲明為非成員函數的時機》, // except Rational is now a template Rational<int> result = oneHalf * 2; // error! won't compile

    編譯失敗的事實暗示對於模板化 Rational 來說，有某些東西和 non-template（非模板）版本不同，而且確實存在。在《C++箴言：聲明為非成員函數的時機》中，編譯器知道我們想要調用什麼函數（取得兩個 Rationals 的 operator*），但是在這裡，編譯器不知道我們想要調用哪個函數。作為替代，它們試圖斷定要從名為 operator* 的 template（模板）中執行個體化出（也就是建立）什麼函數。它們知道它們假定執行個體化出的某個名為 operator* 的函數取得兩個 Rational<T>
類型的參數，但是為了做這個執行個體化，它們必須斷定 T 是什麼。問題在於，它們做不到。

　　在推演 T 的嘗試中，它們會察看被傳入 operator* 的調用的 arguments（實參）的類型。在當前情況下，類型為 Rational<int>（oneHalf 的類型）和 int（2 的類型）。每一個參數被分別考察。

　　使用 oneHalf 的推演很簡單。operator* 的第一個 parameter（形參）被聲明為 Rational<T> 類型，而傳入 operator* 的第一個 argument（實參）(oneHalf) 是 Rational<int> 類型，所以 T 一定是 int。不幸的是，對其它參數的推演沒那麼簡單。operator* 的第二個 parameter（形參）被聲明為 Rational<T> 類型，但是傳入 operator* 的第二個 argument（實參）(2) 的 int 類型。在這種情況下，讓編譯器如何斷定
T 是什麼呢？你可能期望它們會使用 Rational<int> 的 non-eXPlicit constrUCtor（非顯式建構函式）將 2 轉換成一個 Rational<int>，這樣就使它們推演出 T 是 int，但是它們不這樣做。它們不這樣做是因為在 template argument deduction（模板實參推演）過程中從不考慮 implicit type conversion functions（隱式類型轉換函式）。從不。這樣的轉換可用於函數調用過程，這沒錯，但是在你可以調用一個函數之前，你必須知道哪個函數存在。為了知道這些，你必須為相關的
function templates（函數模板）推演出 parameter types（參數類型）（以便你可以執行個體化出合適的函數）。但是在 template argument deduction（模板實參推演）過程中不考慮經由 constructor（建構函式）調用的 implicit type conversion（隱式類型轉換）。《C++箴言：聲明為非成員函數的時機》不包括 templates（模板），所以 template argument deduction（模板實參推演）不是一個問題，現在我們在
C++ 的 template 部分，這是主要問題。

　　在一個 template class（模板類）中的一個 friend declaration（友元聲明）可以指涉到一個特定的函數，我們可以利用這一事實為受到 template argument deduction（模板實參推演）挑戰的編譯器解圍。這就意味著 class Rational<T> 可以為 Rational<T> 聲明作為一個 friend function（友元函數）的 operator*。class templates（類模板）不依靠 template argument deduction（模板實參推演）（這個過程僅適用於
function templates（函數模板）），所以 T 在 class Rational<T> 被執行個體化時總是已知的。通過將適當的 operator* 聲明為 Rational<T> class 的一個 friend（友元）使其變得容易

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