Effective C++ 類與函數(shù)設(shè)計(jì)和申明

Effective C++ 類與函數(shù)的設(shè)計(jì)和申明

在看《Effective C++》這本書的過程中，我無數(shù)次的發(fā)出感嘆，這他媽寫得太好了，句句一針見血，直接說到點(diǎn)上。所以決定把這本書的內(nèi)容加上自己的理解寫成5篇博客，我覺得不管你是否理解這些條款，都值得你先記下來。下面的索引對應(yīng)的是書中的章節(jié)。

18：努力讓接口完美且最小化

19：區(qū)分member functions，non-member functions和friend functions三者

20：避免將data member放在公開接口中

21：盡量使用const

22：盡量使用 pass-by-refernece,少用pass-by-value

18：努力讓接口完美且最小化

為了客戶端的方便調(diào)用，接口中可能會定義很多方法，而其中可能右很多方法是多余或是重復(fù)的，這樣會導(dǎo)致接口中方法太多，讓用戶迷失在一堆的方法中，而且大型接口不易維護(hù)，長長的class定義導(dǎo)致頭文件很長，會增大編譯的時(shí)間。但是也不必太過吝嗇方法的個(gè)數(shù)，如果加入一個(gè)member function會是class更好用，會是增加一個(gè)member function能減少客戶端的錯(cuò)誤，那都是這些方法都是成為接口一份子的理由。

19：區(qū)分member functions，non-member functions和friend functions三者

member function可以是虛函數(shù)而non-member function不可以，如果一個(gè)函數(shù)必須是動態(tài)綁定的那么他就必須是虛函數(shù)，就必須是memberfunction，虛函數(shù)能實(shí)現(xiàn)動態(tài)綁定是因?yàn)樽宇惪梢愿鶕?jù)自己的需要重寫父類的虛方法實(shí)現(xiàn)動態(tài)綁定，而non-member function不可能被重寫。Friend function是獨(dú)立于class的，他只是可以訪問class的私有成員，如果一個(gè)方法不需要訪問一個(gè)class的私有成員，就不應(yīng)該讓這個(gè)方法稱為這個(gè)類的friend function。

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

上面這個(gè)類表示一個(gè)分?jǐn)?shù)，分?jǐn)?shù)的加減乘除的方法都沒有提供，那我們該以什么樣的方式實(shí)現(xiàn)這些操作呢，是member function還是non-member function還是friend function呢？

第一直覺就是這些操作是屬于Rational的應(yīng)該是member function，那么我們就新增一個(gè)關(guān)于乘法的public member function，就是下面這個(gè)樣子：

const Rational operator*(const Rational& rhs)const;

簡單的介紹為什么是這個(gè)樣子。先解釋3個(gè)const，第一個(gè)const表示方法的返回為const，就是禁止我們對一個(gè)乘法賦值，如禁止a*b=3；第二個(gè)const表示在這個(gè)方法中不能修改rhs中任何成員的值，第三個(gè)const表示這個(gè)方法是const方法，在這個(gè)方法中不能修改調(diào)用這個(gè)方法的對象的數(shù)據(jù)成員。Const還有其他很多作用將會在下一個(gè)條款中介紹。

返回值為什么是by value？首先我們必須用一個(gè)變量來存乘法的結(jié)果值，我們不能在方法中構(gòu)造一個(gè)局部變量，然后返回他的引用，因?yàn)檫@個(gè)方法執(zhí)行完后，局部變量會被自動回收。

參數(shù)為什么為引用類型？一句話盡量用by reference代替by value，條款22專門講述這個(gè)問題。這個(gè)返回值返回使用by value是沒有其他辦法了，你必須用一個(gè)變量來存放結(jié)果值。有了這個(gè)方法我們就可以進(jìn)行乘法操作了。

Rational oneHalf(1,2),twoFive(2,5);

Rational result=oneHalf*twoFive;//沒有問題

Result=oneHalf*3;//沒有問題，在類型不匹配的時(shí)候編譯器會一直尋找隱式類型轉(zhuǎn)換的方法，直到找不到報(bào)錯(cuò)，由于構(gòu)造函數(shù)的兩個(gè)參數(shù)都有默認(rèn)值，所以可以發(fā)生隱式類型轉(zhuǎn)換，3相當(dāng)于Rational(3,1),于是不會出現(xiàn)任何問題。

乘法的交換律告訴我們：a*b=b*a;于是我想oneHalf*3可以寫成3*oneHalf，但是對不起不行，

3*oneHalf相當(dāng)于3.operator(oneHalf)，在這個(gè)3是操作對象，不會發(fā)生任何類型轉(zhuǎn)換，而oneHalf是參數(shù)，于是編譯器尋找將Rational轉(zhuǎn)換成int（假設(shè)3為int類型）的方法，當(dāng)然是沒有啦。為了實(shí)現(xiàn)Rational和int類型的任意操作用member function是不可能啦，于是用non-member function，于是寫下乘法的方法如下：

const Rational operator*(const Rational& lhs,const Rational& rhs)
{
    return Rational(lhs.numerator()*rhs.numerator(),lhs.denominator()*rhs. denominator());
}

Non-member function當(dāng)然不需要用cosnt修飾，將乘法結(jié)果存在一個(gè)匿名變量中，如果編譯有優(yōu)化的話，這個(gè)結(jié)果將直接存在接收這個(gè)方法的變量中。有了這個(gè)方法，3*oneHalf就沒有任何問題了，現(xiàn)在3被隱式轉(zhuǎn)換成Rational(3,1)了，不會出現(xiàn)任何問題，如果你不想出現(xiàn)隱式類型轉(zhuǎn)換，就在構(gòu)造函數(shù)的前面加上explicit。最后要考慮的是是否需要將這個(gè)方法稱為Rational的friend function，當(dāng)然是不需要，因?yàn)樽屗Q為friend function沒有任何幫助，多一個(gè)沒有任何幫助的朋友有這個(gè)必要嗎？

20：避免將data member放在公開接口中

將data member設(shè)為private，然后用member function實(shí)現(xiàn)讀寫操作，對于用過面向?qū)ο笳Z言的朋友都知道，就不廢話了。如果這些方法只是返回data member的話，可以讓這些方法稱為inline，就可以節(jié)省方法調(diào)用帶來的性能損失。

21：盡量使用const

關(guān)于這一條上面也提到一些。

Const修飾方法的返回值表示不可以直接對這個(gè)方法進(jìn)行賦值；

Const修飾方法表示在這個(gè)方法中不能修改data member；

Const修飾參數(shù)表示這個(gè)參數(shù)在這個(gè)方法中不能修改；

常量性的不同也可以實(shí)現(xiàn)方法的重載，常量對象只能調(diào)用對應(yīng)的常量方法。非常量對象可以調(diào)用常量方法。

22：盡量使用 pass-by-refernece,少用pass-by-value

先看一個(gè)類，然后看兩個(gè)方法的對比，其他的廢話就多說了，因?yàn)镃#引用類型默認(rèn)的是pass-by-reference，而C++任何類型默認(rèn)的都是pass-by-value。

class DataItem
{
    public:
        DataItem()
        {
            cout<<"    constructor DataItem"<<endl;
        }
        ~DataItem()
        {
            cout<<"    ~destructor DataItem"<<endl;
        }

        DataItem(const DataItem& item)
        {
            cout<<"    constructor DataItem"<<endl;
            value=item.value;
            text=item.text;
            //*this=item;//這句的作用等同于上面兩句，但是它會調(diào)用operator= ，就多了一次方法調(diào)用 
        }
        
        const DataItem&  operator=(const DataItem&  item)
        {
            cout<<"    operator= DataItem"<<endl;
            text=item.text;
            value=item.value;

            return *this;
        }

        DataItem* operator&()
        {
            return this;
        }

        const DataItem* operator&()const
        {
            return this;
        }
 
        int GetValue()
        {
            return value;
        }

        void SetValue(int val)
        {
            value=val;
        }

        string& GetText()
        {
            return *text;
        }

        void SetText(string* txt)
        {
            text=txt;
        }

    private : 
        int value;
        string* text;
};

兩個(gè)對比方法及測試代碼：

DataItem getDataItemByValue(DataItem item)
{
    return item;
}

const DataItem& getDataItemByReference(const DataItem& item)
{
    return item;
}
void TestDataItem()
{ 
     DataItem item; 
     cout<<"getDataItemByValue start:"<<endl;
     getDataItemByValue(item);
     cout<<"getDataItemByValue end"<<endl;
     cout<<endl;
     cout<<"getDataItemByReference start:"<<endl;
     getDataItemByReference(item);
     cout<<"getDataItemByReference end"<<endl; 
}

結(jié)果截圖：

從結(jié)果中我們看到pass-by-value多調(diào)用兩次構(gòu)造函數(shù)，兩次析構(gòu)函數(shù)，還有對象的數(shù)據(jù)成員的構(gòu)造和析構(gòu)，損失的確是很慘重。

廢話真的不想多少了，寫這種博客真他媽累，有不想寫的念頭了，還是把時(shí)間放在實(shí)戰(zhàn)練習(xí)中吧。

Effective c++這個(gè)系列暫時(shí)暫停。

Effective C++系列：

      Effective C++構(gòu)造函數(shù)析構(gòu)函數(shù)Assignment運(yùn)算符

　　Effective C++ 類與函數(shù)的設(shè)計(jì)和申明

　  Effective C++面向?qū)ο笈c繼承

作者：陳太漢

博客：http://www.rzrgm.cn/hlxs/