C++のexplicitキーワードとは？暗黙の型変換を防ぐ使い方を解説

この記事では、C++におけるexplicitキーワードの効果について詳しく解説します。まずは以下のサンプルコードを見て、出力結果を予想してみてください。

例1：explicitを使わない場合（暗黙の型変換が発生する）

#include <iostream>
using namespace std;
class Point {
   private:
      double x, y;
   public:
      Point(double a = 0.0, double b = 0.0) : x(a), y(b) {
         // コンストラクタ
      }
      bool operator==(Point p2) {
         if(p2.x == this->x && p2.y == this->y)
         return true;
         return false;
      }
};
int main() {
   Point p(5, 0);
   if(p == 5)
      cout << "They are same";
   else
      cout << "They are not same";
}

出力結果

They are same

このコードは問題なくコンパイルされ、「They are same」と出力されます。

その理由は、引数を1つだけ指定して呼び出せるコンストラクタは「変換コンストラクタ（conversion constructor）」として機能するからです。この例では、p == 5という比較の際に、int型の値5がPointクラスのコンストラクタを通じて暗黙的にPoint型へと変換され、operator==が呼び出されています。

しかし、このような暗黙の変換は、開発者の意図しない動作を引き起こし、予期せぬバグの原因となる可能性があるため、避けたい場面も多くあります。

例2：explicitキーワードで暗黙の変換を禁止する

暗黙の型変換を防ぎたい場合は、コンストラクタにexplicit修飾子を付けます。explicitが付いたコンストラクタは明示的な呼び出しにのみ使用でき、暗黙の変換には使われなくなります。

#include <iostream>
using namespace std;
class Point {
   private:
      double x, y;
   public:
      explicit Point(double a = 0.0, double b = 0.0) : x(a), y(b) {
         // コンストラクタ
      }
      bool operator==(Point p2) {
         if(p2.x == this->x && p2.y == this->y)
         return true;
         return false;
      }
};
int main() {
   Point p(5, 0);
   if(p == 5)
      cout << "They are same";
   else
      cout << "They are not same";
}

出力結果

[Error] no match for 'operator==' (operand types are 'Point' and 'int')
[Note] candidates are:
[Note] bool Point::operator==(Point)

explicitキーワードを付けたことで、p == 5の部分でint型からPoint型への暗黙の変換が行われなくなり、コンパイルエラーが発生します。これにより、意図しない型変換によるバグをコンパイル段階で検出できるようになります。

例3：明示的なキャストであれば変換可能

explicitキーワードを付けても、明示的なキャスト（explicit casting）を使えば、値をPoint型に変換することは引き続き可能です。つまり、explicitは「暗黙の変換」だけを禁止し、「明示的な変換」までは禁止しないのです。

#include <iostream>
using namespace std;
class Point {
   private:
      double x, y;
   public:
      explicit Point(double a = 0.0, double b = 0.0) : x(a), y(b) {
         // コンストラクタ
      }
      bool operator==(Point p2) {
         if(p2.x == this->x && p2.y == this->y)
         return true;
         return false;
      }
};
int main() {
   Point p(5, 0);
   if(p == (Point)5)
      cout << "They are same";
   else
      cout << "They are not same";
}

出力結果

They are same

まとめ

• 引数を1つだけ（またはデフォルト引数により1つで呼び出せる）取るコンストラクタは、変換コンストラクタとして暗黙の型変換を許可する
• コンストラクタにexplicitを付けると暗黙の変換が禁止され、誤用はコンパイルエラーとして検出される
• (Point)5のような明示的なキャストによる変換は引き続き可能
• C++11以降では、変換演算子（conversion operator）にもexplicitを適用できる

予期しない暗黙の変換を防ぎ、より安全で堅牢なコードを書くために、単一引数を取るコンストラクタにはexplicitを付けることが、現代のC++プログラミングにおけるベストプラクティスとされています。