C++ explicit&noexcept關鍵字

Gold_stein發表於2024-10-06
C++

C++ explicit&noexcept關鍵字

explicit關鍵字

在 C++ 中，explicit 關鍵字用於避免編譯器在特定情況下進行隱式型別轉換。它主要作用於建構函式和轉換函式，防止不必要或意外的型別轉換髮生，從而提高程式碼的安全性和可讀性。

1. 作用於建構函式

當一個建構函式只接受一個引數時，它通常會被編譯器視為可以進行隱式型別轉換。例如，如果你定義一個建構函式允許透過單個引數初始化物件，編譯器可能會將該引數自動轉換為物件型別。這種隱式轉換有時可能會導致難以除錯的錯誤。

explicit 關鍵字可以禁止這種隱式轉換，使得建構函式只能用於顯式地建立物件。

示例（沒有 explicit）：

class MyClass {
public:
    MyClass(int x) { }
};

int main() {
    MyClass obj = 10;  // 隱式呼叫 MyClass(10)
}

在這個例子中，MyClass 的建構函式可以隱式地將 10 轉換為 MyClass 型別的物件。

使用 explicit 禁止隱式轉換：

class MyClass {
public:
    explicit MyClass(int x) { }
};

int main() {
    // MyClass obj = 10;  // 錯誤：不能隱式轉換
    MyClass obj(10);      // 正確：必須顯式呼叫建構函式
}

這裡，透過新增 explicit 關鍵字，編譯器會拒絕隱式轉換，要求必須顯式呼叫建構函式。

2. 作用於轉換函式

轉換函式（即 operator 函式）可以將一個類的物件轉換為其他型別。在某些情況下，自動的型別轉換可能會帶來意想不到的結果，因此 explicit 也可以用於修飾轉換函式，以禁止隱式轉換。

示例（沒有 explicit）：

class MyClass {
public:
    operator int() const { return 42; }
};

int main() {
    MyClass obj;
    int x = obj;  // 隱式呼叫轉換函式，將 obj 轉換為 int 型別
}

使用 explicit 禁止隱式轉換：

class MyClass {
public:
    explicit operator int() const { return 42; }
};

int main() {
    MyClass obj;
    // int x = obj;  // 錯誤：不能隱式轉換
    int x = static_cast<int>(obj);  // 正確：必須顯式轉換
}

這裡，explicit 禁止了隱式轉換，需要使用 static_cast 進行顯式轉換。

總結：

  • 建構函式：explicit 用於防止透過單引數建構函式的隱式型別轉換，要求顯式建立物件。
  • 轉換函式：explicit 用於禁止類物件到其他型別的隱式轉換，要求顯式呼叫轉換函式。

noexcept關鍵字

在 C++ 中，noexcept 是一個關鍵字，用於指定一個函式是否承諾不丟擲異常。它的主要作用是告訴編譯器和程式設計師，這個函式在正常情況下不會丟擲異常，從而可以進行某些最佳化和錯誤處理。

noexcept 的作用：

  1. 宣告函式不會丟擲異常：
    當一個函式被標記為 noexcept，它承諾不會丟擲異常。如果該函式在執行時確實丟擲了異常，程式會直接呼叫 std::terminate() 並中止執行，而不會像正常的異常處理流程那樣進行棧展開。

    例如：

    void foo() noexcept {
    // 函式體不會丟擲異常
}

  2. 最佳化編譯器行為：
    標記為 noexcept 的函式可以讓編譯器進行更好的最佳化，特別是在那些涉及異常處理的程式碼路徑上。編譯器知道不需要生成棧展開（stack unwinding）程式碼來處理異常，因為 noexcept 承諾不會丟擲異常。

  3. 與異常安全性有關：
    在異常安全的程式碼中，noexcept 有助於編寫更具魯棒性（健壯性）的程式碼。某些標準庫的操作（例如容器的某些操作）在處理涉及 noexcept 的函式時，行為可能會有所不同。例如，std::vector 的移動操作要求其元素的移動建構函式是 noexcept 的，否則在擴充套件容量時會回退到複製操作。

  4. 條件性的 noexcept：
    noexcept 可以是條件性的，即你可以根據某些條件決定函式是否是 noexcept。這種情況主要用於模板程式碼，確保模板例項化時只有在某些條件下才標記為 noexcept。

    例如：

    template <typename T>
void foo(T&& t) noexcept(noexcept(T())) {
    // 根據 T 的建構函式是否丟擲異常來決定是否是 noexcept
}

使用場景：

  1. 移動建構函式和移動賦值運算子：
    如果一個類的移動建構函式或移動賦值運算子被標記為 noexcept，那麼標準庫容器在移動該物件時會更高效。例如：

    class MyClass {
public:
    MyClass(MyClass&&) noexcept = default;
    MyClass& operator=(MyClass&&) noexcept = default;
};

  2. 解構函式：
    通常，解構函式預設是 noexcept。因為在異常傳播時，如果解構函式丟擲異常，C++ 會呼叫 std::terminate()。

    例如：

    class Foo {
public:
    ~Foo() noexcept {
        // 不應丟擲異常
    }
};

noexcept 和 throw() 的區別：

noexcept 是 C++11 引入的，取代了早期的 throw() 異常規範。throw() 的語義是標記函式不會丟擲任何型別的異常，但它的行為和相容性存在問題，因此被 noexcept 取代。

示例：

void func() noexcept {
    // 保證不丟擲異常
}

void test() {
    try {
        func();
    } catch (...) {
        // 永遠不會捕獲到異常，因為 func 是 noexcept
    }
}

總結來說，noexcept 用來宣告和約束函式不丟擲異常，有助於提高程式的安全性和效能。

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