Effective C++-读书简记

2017年08月22日

写在前面


很早读过一遍,因为只是“看”完了,印象和学到的东西并不多。最近读第二遍有了更深的理解,整理了一遍内容,以下。

第一部分 让自己习惯C++



条款01:视C++为一个语言联邦


一、要点

■ c++高效编程守则视状况而变化,取决于你使用c++的哪一部分。

二、扩展

将c++视为一个由相关语言组成的联邦而非单一语言会帮助你更好的理解,其由c、object-oriented c++、template c++和stl四部分组成。


条款02:尽量以const,enum,inline替换#defines


一、要点

■ 对于单纯变量,最好以const对象或enums替换#defines。

■ 对于形似函数的宏,最好改用inline函数替换#defines。

二、扩展

1 class专属常量。示例如下。

class Gameplayer{
    private:
        static const int NumTurns=5;
        int scores[NumTurns];
};

如果不取地址,上述声明即可,不需提供定义式;但如果想去某个class专属常量地址,或者你的编译器坚持想要看到一个定义式,需要在实现文件中提供如下定义式。注意因为在声明时设定了初值,定义式不可以再设。

const int Gameplayer::NumTurns;

2 如果你的class编译期间需要一个class常量值,而编译器万一不支持上述方法,可使用enum hack技术,且该技术可以防止别人获得pointer或reference指向你的某个整数型常量。

class Gameplayeer{
    private:
        enum {NumTurns=5};
        int scores[NumTurns]
};


条款03:尽可能使用const


一、要点

■ 将某些东西声明为const可帮助编译器侦测出错误语法。const可被施加于任何作用域内的对象、函数参数、函数返回类型、成员函数本体。

■ 编译器强制实施bitwise constness,但你编写程序时应该使用“概念上的常量性”(conceptual constness)。

■ 当const和non-const成员函数有着实质等价的实现时,令non-const版本调用const版本可避免代码重复。

二、扩展

1 const语法虽然变化多端,但并不是高深莫测。如果关键字const出现在星号左边,表示被指物是常量;如果出现在星号右边,表示指针自身是常量。

2 stl迭代器是以指针为根据塑模出来的,迭代器的作用像T*指针。声明迭代器为const就像声明指针为const—样(即声明一个T* const指针),表示这个迭代器不得指向不同的东西,但它所指的东西的值是可以改动的。如果你希望迭代器所指的东西不可被改动(即希望stl模拟一个const T*指针),你需要的是 const_iterator。

3 将const实施于成员函数的目的,是为了确认该成员函数可作用于const对象身上。

4 两个成员函数,如果只是常量性不同,可以被重载。例如:

//下面的重载是合法的,如果只是返回类型不同,不可以重载
const char& operator[](std::size_t position) const{
    return text[position];
}
char& operator[](std::size_t position) {
    return text[position];
}

5 bitwise constness正是c++对常量性的定义,const成员函数不可以更改对象内任何non-static成员变量。某些情况下,编译器可以通过不具备const性质的代码,例如:

char &  operator[](std::size_t position) const{ //bitwise const声明,但返回了指针,内容仍有可能更改
    return pText[position];
}

编写程序时应该使用概念上的常量性。

6 如果某些变量可能被const成员函数更改,可以将其声明为mutable。

mutable std::size_t textLength;

7 const和non-const成员函数中避免重复,可以令non-const调用const,反过来不行。

char& operator[](std::size_t position){
    return const_cast<char&>( //将op[]返回值的const移除
        static_cast<const TextBlock&>(*this) //为this加上const
        [position]); //调用const op[]
}


条款04:确定对象被使用前已完成被初始化


一、要点

■ 为内置对象进行手工初始化,因为c++不保证初始化它们。

■ 构造函数最好使用成员初始列,而不要在构造函数本体使用赋值操作。初始值列列出的成员变量,其排列次序应该和它们在class声明中的次序(初始化的顺序)相同。

■ 为免除“跨编译单元之初始化顺序”问题,请以local static对象替换non-local static对象。

二、扩展

1 通过reference-returning函数,将non-local static对象替换为local static对象,免除跨编译单元的初始化问题。

FileSystem tfs(){
    static FileSystem fs;
    return fs;
}

//另外的文件
Directory::Directory(params){
    std::size_t disks=tfs().numDisks(); //以前直接使用tfs.numDisks(),并不能保证tfs已经初始化
}

第二部分 构造/析构/赋值运算



条款05:了解C++默认编写并调用哪些函数


一、要点

■ 编译器可以暗自为class创建default构造函数、copy构造函数、copy assignment操作符,以及析构函数。

二、扩展

1 c++默默编写并调用的函数如下:

class Empty{
    public:
        Empty(){...} //default构造函数
        Empty(const Empty& rhs){...} //copy构造函数
        ~Empty(){...} //析构函数
        Empty& operator=(const Empty& rhs){...} //copy assignment操作符
};

2 如果你打算在一个内含reference成员的class内支持赋值操作,你必须自己定义copy assignment操作符;面对内含const成员的class,编译器同样会拒绝赋值动作;如果某个base class将copy assignment操作符声明为private,编译器将拒绝为其derived class生成一个copy assignment操作符。


条款06:若不想使用编译器自动生成的函数,就该明确拒绝


一、要点

■ 为驳回编译器自动提供的功能,可将相应的成员函数声明为private并且不予实现。使用像uncopyable这样的base class也是一种做法。

二、扩展

uncopyable示例如下。boost提供了一个同样功能的class,名为noncopyable。

class Uncopyable{
    protected:
        Uncopyable(){}
        ~Uncopyable(){}
    private:
        Uncopyable(const Uncopyable&);
        Uncopyable& operator=(const Uncopyable&);
};


条款07:为多态基类声明virtual析构函数


一、要点

■ polymorphic(带多态性质的)base class应该声明一个virtual析构函数。如果class带有任何virtual函数,它就应该拥有一个virtual析构函数。

■ class的设计目标如果不是作为base class使用,或不是为了具备多态性,就不该声明virtual析构函数。


条款08:别让异常逃离析构函数


一、要点

■ 析构函数绝对不要吐出异常。如果一个被析构函数调用的函数可能抛出异常,析构函数应该捕捉任何异常,然后吞下他们或结束程序。

■ 如果客户端需要对某个操作函数运行期间抛出的异常做出反应,那么class应该提供一个普通函数(而非在析构函数中)执行该操作。


条款09:绝不在构造和析构过程中调用virtual函数


一、要点

■ 在构造和析构期间不要调用virtual函数,因为这类调用从不下降至derived class(比起当前执行构造函数和析构函数的那层)。

二、扩展

derived class对象的base class构造(析构)期间,对象的类型是base class而不是derived class。不只virtual函数会被编译器解析至(resolve to)base class,若使用其他运行期间类型信息,例如dynamic_case或typeid,也会把对象视为base class类型。


条款10:令operator=返回一个reference to *this


一、要点

■ 令赋值(assignment)操作符返回一个reference to *this。


条款11:在operator=中处理“自我赋值”


一、要点

■ 确保当对象自我赋值时operator=有良好行为。其中技术包括“来源对象”和“目标对象”的地址、精心周到的语句顺序、以及copy-and-swap。

■ 确定任何函数如果操作一个以上的对象,而多个对象是一个对象时,其行为仍然正确。

二、扩展

copy and swap技术示例。

Widget& Widget::operator=(const Widget& rhs){
    Widget temp(rhs);
    swap(temp);
    return *this;
} 


条款12:复制对象时勿忘其每一个成分


一、要点

■ copying函数应该确保复制对象内的所有成员变量及所有base class成分。

■ 不要尝试以某个copying函数实现另一个copying函数。应该将共同机能放在第三个函数中,并由两个copying函数共同调用。

第三部分 资源管理



条款13:以对象管理资源


一、要点

■ 为防止资源泄露,请使用RAII(Resource Acquisition Is Initialization,资源取得时机便是初始化)对象,它们在构造函数中获得资源并在析构函数中释放资源。

■ 两个常用使用的RAII classes分别是tr1::shared_ptr和auto_ptr。前者通常是较佳选择,因为其copy行为比较直观。若选择auto_ptr,复制动作会使它(被复制物)指向null。

二、扩展

1 使用RAII classes小示例,shared_ptr。

void f(){
    ...
    std::tr1::shared_ptr(Investment) pInv(createInvestment());
    ...
}

2 auto_ptr和shared_ptr两者都是在其析构函数内做delete而不是delete[]动作。意味着在动态分配而得到的array身上使用auto_ptr和shared_ptr是个馊主意。


条款14:在资源管理类中小心copying行为


一、要点

■ 复制RAII对象必须一并复制它所管理的资源,所以资源的copying行为决定RAII对象的copying行为。

■ 普遍而常见的RAII class copying行为是:抑制copying、施行引用计数法。不过其他行为也都可能被实现。

二、扩展

常见的RAII class copying行为有以下两种。

#抑制copying
class Lock:private Uncopyable{
    public:
    ...
};

#引用计数
class Lock{
    public:
        explicit Lock(Mutex* pm):mutexPtr(pm,unlock){ //以某个Mutex初始化shared_ptr并以unlock函数作为删除器
            lock(mutexPtr.get());
        }
    private:
        std::tr1::shared_ptr<Mutex> mutexPtr;
};


条款15:在资源管理类中提供对原始资源的访问


一、要点

■ APIs往往要求访问原始资源,所以每一个RAII class应该提供一个“取得其所管理之资源”的办法。

■ 对原始资源的访问可能经由显式转换或隐式转换。一般而言显式转换比较安全,但隐式转换对客户比较方便。

二、扩展

void changeFontSize(FontHandle f, int newSize); //C API

#显式转换
class Font{
    public:
        ...
        FontHandle get() const{return f;}
        ...
};

#隐式转换
class Font{
    public:
        ...
        operator FontHandle() const{return f;}
        ...
};


条款16:成对使用new和delete时要采取相同形式


一、要点

■ 如果你在new表达式用使用[],必须相应的delete表达式中也使用[]。如果你在new表达式用不使用[],一定不要在相应的delete表达式中使用[]。


条款17:以独立语句将newed对象置入智能指针


一、要点

■ 以独立语句将newed对象存储于智能指针中。如果不这样做,一旦异常被抛出,有可能导致难以察觉的资源泄露。

二、扩展

//错误
processWidget(std::tr1::shared_ptr<Widget>(new Widget), priority()); //顺序不确定,有可能先new在priority再shared_ptr,造成资源泄露(priority出现问题时)

//正确
std::tr1::shared_ptr<Widget> pw(new Widght);
processWidget(pw,priority());

第四部分 设计与声明



条款18:让接口容易被正确使用,不易被误用


一、要点

■ 好的接口很容易被正确使用,不容易被误用。你应该在你所有接口中努力达成这些性质。

■ 促进正确使用的办法包括接口的一致性,以及与内置类型的行为兼容。

■ 阻止误用的办法包括建立新类型、限制类型上的操作,束缚对象值,以及消除客户的资源管理责任。

■ tr1::shared_ptr支持定制型删除器。这可防范dLL问题,可用来自动解除互斥锁等等。

二、扩展

//返回shared_ptr避免资源泄露,不使用delete使用过客户自定的删除器。
std::tr1::shared_ptr<Investment> createInvestment(){
    std::tr1::shared_ptr<Investment> retVal(static_cast<Investment*>(0),getRidOfInvestment);
    retVal=...;
    return retVal;
}


条款19:设计class犹如设计type


一、要点

■ class的设计就是type的设计。在定义一个新type之前,请确定你已经考虑过本条款覆盖的所有讨论主题。

二、扩展

1 新type的对象应该如何被创建和销毁?这会影响到你的class的构造函数和析构函数以及内存分配函数和释放函数(operator new,operator new [], operator delete 和operator delete[]——见第8章)的设计,当然前提是如果你打算撰写它们。

2 对象的初始化和对象的赋值该有什么样的差别?这个答案决定你的构造函数和赋值(assisnt)操作符的行为,以及其间的差异。很重要的是别混淆了"初始化"和"赋值",因为它们对应于不同的函数调用(见条款4)。

3 新type的对象如果被passed by value(以值传递),意味着什么?记住,copy构造函数用来定义一个type的passed by value该如何实现。

4 什么是新type的"合法值"?对class的成员变量而言,通常只有某些数值集是有效的。那些数值集决定了你的class必须维护的约束条件(invariants), 也就决定了你的成员函数(特别是构造函数、赋值操作符和所谓"setter"函数)必须进行的错误检查工作。它也影响函数抛出的异常、以及(极少被使用的)函数异常明细列(exception specifications)。

5 你的新type需要配合某个继承图系(inheritance graph)吗?如果你继承自某些既 有的classes,你就受到那些classes的设计的束缚,特别是受到"它们的函数是virtual或non-virtual"的影响(见条款34和条款36)。如果你允许其他classes继承你的class,那会影响你所声明的函数——尤其是析构函数——是否为virtual(见条款7)。

6 你的新type需要什么样的转换?你的type生存于其他一海票types之间,因而彼此该有转换行为吗?如果你希望允许类型T1之物被隐式转换为类型T2之物,就必须在class Tl 内写一个类型转换函数 (operator T2) 或在 class T2 内写一个 non-explicit-one-argument (可被单一实参调用)的构造函数。如果你只允许explicit 构造函数存在,就得写出专门负责执行转换的函数,且不得为类型转换操作符(type conversion operators)或non-explicit-one-argument构造函数。(条款15有隐式和显式转换函数的范例。)

7 什么样的操作符和函数对此新type而言是合理的?这个问题的答案决定你将为你的class声明哪些函数。其中某些该是member函数,某些则否(见条款23,24,46)。什么样的标准函数应该驳回?那些正是你必须声明为private者(见条款6)。

8 什么样的标准函数应该驳回?那些正是你必须声明为private者(见条款6)。

9 谁该取用新type的成员?这个提问可以帮助你决定哪个成员为public,哪个为 protected, 哪个为private,它也帮助你决定哪一个classes和域functions应该是 friends, 以及将它们嵌套于另一个之内是否合理。

10 什么是新type的"未声明接口" (undeclared interface) ?它对效率、异常安全性 (见条款29)以及资源运用(例如多任务锁定和动态内存)提供何种保证?你在这 些方面提供的保证将为你的class实现代码加上相应的约束条件。

11 你的新type有多么一般化?或许你其实并非定义一个新type,而是定义一整个types家族。果真如此你就不该定义一个新class,而是应该定义一个新的class template。


条款20:宁以pass-by-reference-to-const替换pass-by-value


一、要点

■ 尽量以pass-by-reference-to-const替换pass-by-value。前者通常比较高效,并可避免切割问题。

■ 以上规则并不适用于内置类型,以及stl的迭代器和函数对象。对它们而言,pass-by-value往往比较适当。


条款21:必须返回对象时,别妄想返回其reference


一、要点

■ 绝不要以pointer或reference指向一个local stack对象,或返回reference指向一个heap-allocated对象,或返回pointer或reference指向一个local static对象而有可能同时需要多个这样的对象。条款4已经为在单线程环境中合理返回reference指向一个local static对象提供了一份设计实例。


条款22:将成员变量声明为private


一、要点

■ 切记将成员变量声明为private。这可赋予客户访问数据的一致性、可细微划分访问控制、允许约束条件获得保证,并提供class作者以充分的实现弹性。

■ protected并不比public更具封装性。


条款23:宁以non-member、non-friend替换member函数


一、要点

■ 宁以non-member、non-friend替换member函数。这样可以增加封装性、包裹弹性和机能扩充性。

二、扩展

1 如果某些东西被封装,它就不再可见。愈多东西被封装,愈少人可以看到它。而愈少人看到它,我们就有愈大的弹性去变化它,因为我们的改变仅仅直接影响到看到改变的那些人和事物。因此,愈多东西被封装,我们改变那些东西的能力也就愈大。这就是我们首先推崇封装的原因:它使我们能够改变事物而只影响 有限客户。

2 现在考虑对象内的数据。愈少代码可以看到数据(也就是访问它),愈多的数据可被封装,而我们也就愈能自由地改变对象数据,例如改变成员变量的数量、类型等等。如何量测"有多少代码可以看到某一块数据"呢?我们计算能够访问该数据的函数数量,作为一种粗糙的量测。愈多函数可访问它,数据的封装性就愈低。

3 将所有便利函数放在多个头文件内但隶属同一个命名空间,意味客户可以轻松扩展这一组便利函数。


条款24:若所有参数皆需类型转换,请为此采用non-member函数


一、要点

■ 如果你需要为某个函数的所有参数(包括this指针所指的那个隐喻参数)进行类型转换,那么这个函数必须是个non-member。

二、扩展

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


条款25:考虑写出一个不抛异常的swap函数


一、要点

■ 当std::swap对你的类型效率不高时,提供一个swap成员函数,并确定这个函数不抛出异常。

■ 如果你提供一个member swap, 也该提供一个non-member swap用来调用前者。对于classes (而非templates),也请特化std::swap。

■ 调用swap时应针对std::swap使用using声明式,然后调用swap并且不带任何命名空间资格修饰。

■ 为"用户定义类型"进行std templates全特化是好的,但千万不要试在std内加入某些对std而言全新的东西。

二、扩展

namespace WidgetStuff{
    ...
    template<typename T>
    class Widget{
        public:
            ...
            void swap(Widget& other){ //member swap函数
                using std::swap;
                swap(pImpl,other.pImpl);
            }
        private:
            WidgetImpl* pImpl;
    };

    template<typename T>
    void swap(Widget<T>& a, Widget<T>& b){ //non-member swap函数
        a.swap(b);
    }
}

namespace std{
    template<>
    void swap<Widget> (Widget& a, Widget& b){ //std::swap特化版本
        a.swap(b);
    }
}

template<typename T>
void doSomething(T& obj1, T& obj2){
    using std::swap; //令std::swap在此函数内可用
    ...
    swap(obj1,obj2); //为T类型对象调用最佳swap版本,如果T是Widget并且位于命名空间WidgetStuff内,编译器会调用T专属swap(non-member),而且更喜欢T专属特化版(std::swap特化版)。
    ...
}

第五部分 实现



条款26:尽可能延后变量定义式的出现时间


一、要点

■ 尽可能延后变量定义式的出现时间。这样做可增加程序的清晰度并改善程序效率。


条款27:尽量少做转型动作


一、要点

■ 如果可以,尽量避免转型,特别是在注重效率的代码中避免dynamic_casts. 如果有个设计需要转型动作,试着发展无需转型的替代设计。

■ 如果转型是必要的,试着将它隐藏于某个函数背后。客户随后可以调用该函数 而不需将转型放进他们自己的代码内。

■ 宁可使用c++-style(新式)转型,不要使用旧式转型。前斤很容易辨识出来, 而且也比较有箱分门别炎的职举。

二、扩展

1 const_cast通常被用来将对象的常量性转除。它也是唯一有此能力的c++-style转型操作符。

2 dynamic_cast主要用来执行"安全向下转型"(safe downcasting),也就是用来决定某对象是否归属继承体系中的某个类型。它是唯一无法由旧式语法执行的动作,也是唯一可能耗费重大运行成本的转型动作(稍后细谈)。

3 reinterpret_cast意图执行低级转型,实际动作(及结果)可能取决于编译器, 这也就表示它不可移植。例如将一个pointer to int转型为一个int。 这一类转型在低级代码以外很少见。本书只使用一次,那是在讨论如何针对原始内存(raw memory)写出一个调试用的分配器(debugging allocator)时,见条款50。

4 static_cast用来强迫隐式转换(implicit conversions) , 例如将non-const对象转为const对象(就像条款3所为),或将int转为double等等。它也可以用来执行上述多种转换的反向转换,例如将void*指计转为typed指针。但它无法将const转为non-const——这 个只有const_cast才办得到。


条款28:避免返回handles指向对象内部成分


一、要点

■ 避免返回handles(包括references、指针、迭代器)指向对象内部。遵守这个条款可增加封装性,帮助const成员函数的行为像个const,并将发生“虚吊号码牌”(dangling handles)的可能性降至最低。


条款29:为异常安全而努力是值得的


一、要点

■ 异常安全函数(exception-safe functions)即使发生异常也不会泄漏资源或允许任何数据结构败坏。这样的函数区分为三种可能的保证:基本型、强烈型、不抛异常型。

■ "强烈保证"往往能够以copy-and-swap实现出来,但"强烈保证"并非对所 有函数都可实现或具备现实意义。

■ 函数提供的"异常安全保证"通常最高只等于其所调用之各个函数的"异常安全保证"中的最弱者。

二、扩展

基本保证:如果异常被抛出,程序内的任何事物仍然保持在有效状态下;强烈保证:如果异常被抛出,程序状态不改变;不抛掷保证:承诺绝不抛出异常,因为它们总是能够完成它们承诺的功能。


条款30:透彻了解inlining的里里外外


一、要点

■ 将大多数inling限制在小型、被频繁调用的函数身上。这可使得日后的调试过程和二进制升级更容易,也可使潜在的代码膨胀问题最小化,使程序的速度提升机会最大化。

■ 不要只因为function templates出现在头文件,就将它们声明为inline。

二、扩展

inline函数通常一定被置于头文件内,因为大多数建置环境在编译过程中进行inlining。


条款31:将文件间的编译依存关系降低到最低


一、要点

■ 支持编译依存性最小化的一般构想是:相依于声明式,不要相依于定义式。基于此构想的两个手段是handle classes和interface classes。

■ 程序库头文件应该以“完全且仅有声明式”的形式存在。这种做法不论是否涉及templates都适用。

二、扩展

1 如果使用object reference或object pointers可以完成任务,就不要使用objects。

2 如果能够,尽量以class声明式替换class定义式。

3 为声明式和定义式提供不同的头文件。

第六部分 继承与面向对象设计



条款32:确定你的public继承塑模出is-a关系


一、要点

■ public继承意味is-a。适用于base classes身上的每一件事情一定也适用于dereved class身上,因为每一个derived class对象也都是一个base class对象。


条款33:避免遮掩继承而来的名称


一、要点

■ derived classes内的名称会遮掩base classes内的名称。在public继承下从来没有人希望如此。

■ 为了让被遮掩的名称再见天日,可使用using声明式或转交函数。

二、扩展

class Derived:public Base{
    public:
        using Base::mf1; //using声明式让Base class内名为mf1的所有东西在Derived作用域内都可见。
        void mf1();
};

class Derived:private Base{
    public:
        virtual void mf1(){ //转交函数
            Base::mf1();
        }
}


条款34:区分接口继承和实现继承


一、要点

■ 接口继续和实现继承不同。在public继承之下,derived classes总是继承base class的接口。

■ pure virtual函数只具体制定接口继承。

■ 简朴的impure virtual函数具体指定接口继承及缺省实现继承。

■ non-virtual函数具体指定接口继承以及强制性实现继承。


条款35:考虑virtual函数以外的其他选择


一、要点

■ virtual函数的替代方案包括NVI(non-virtual interface)手法及strategy设计模式的多种形式。NVI手法自身是一个特殊形式的template method设计模式。

■ 将机能从成员函数移到class外部函数,带来的一个缺点是,非成员函数无法访问class的non-public成员。

■ tr1::function对象的行为就像一般函数指针。这样的对象可接纳“与给定之目标签名式兼容”的所有可调用物。

二、扩展

//NVI示例
class GameCharacter{
    public:
        int healthValue() const{
            ...
            iint retVal=doHealthValue();
            ...
            return retVal;
        }
        ...
    private:
        virtual int doHealthValue() const{
            ...
        }
};


//Strategy模式示例
class GameCharacter;
int defaultHealthCalc(const GameCharacter& gc);
class GameCharacter{
    public:
        typedef int (*HealthCalcFunc)(const GameCharacter&);
        explicit GameCharacter(HealthCalcFunc hcf=defaultHealthCalc):healthFunc(hcf){}
        int healthValue()const{
            return healthFunc(*this);
        }
        ...
    private:
        HealthCalcFunc healthFunc;
};


条款36:绝不重新定义继承而来的non-virtual函数


一、要点

■ 绝不重新定义继承而来的non-virtual函数。


条款37:绝不重新定义继承而来的缺省参数值


一、要点

■ 绝对不要重新定义一个继承而来的缺省参数值,因为缺省参数值都是静态绑定,而virtual函数——你唯一应该覆写的东西——却是动态绑定。


条款38:通过复合塑模出has-a或根据某物实现出


一、要点

■ 复合的意义和public继承完全不同。

■ 在应用域,复合意味has-a。在实现域,复合意味is-implemented-in-terms-of(根据某物实现出)。


条款39:明智而审慎地使用private继承


一、要点

■ private继承意味is-implement-in-terms of。它通常比复合的级别低。但是当derived class需要访问protected base class的成员,或需要重新定义继承而来的virtual函数时,这么设计是合理的。

■ 和复合不同,private继承可以造成empty base最优化。这对致力于对象尺寸最小化的程序库开发者而言,可能很重要。

二、扩展

如果class之间的继承关系是private,编译器不会自动将一个derived class对象转换为一个base class对象。


条款40:明智而审慎的使用多重继承


一、要点

■ 多重继承比单一继承复杂。它可能导致新的歧义性,以及对virtual继承的需要。

■ virtual继承会增加大小、速度、初始化(及赋值)复杂度等等成本。如果virtual base classes不带任何数据,将是最具实用价值的情况。

■ 多重继承的确有正当用途。其中一个情节涉及“public继承某个interface class”和“private继承某个协助实现的class”的两相组合。

二、扩展

class IPerson{ //这个class指出需要实现的接口
    public:
        virtual ~IPerson();
        virtual std::string name() const=0;
        virtual std::string birthDate() const=0;
};

class DatabaseID {...};

class PersonInfo{ //这个class有若干有用函数,可用以实现IPerson接口
    public:
        explicit PersonInfo(DatabaseID pid);
        virtual ~PersonInfo();
        virtual const char* theName() const;
        virtual const char* theBirthDate() const;
        virtual const char* valueDelimOpen() const;
        virtual const char* valueDelimClose() const;
        ...
};

class CPerson:public IPerson, private PersonInfo { //多重继承
    public:
        explicit CPerson(DatabaseID pid):PersonInfo(pid) {}
        virtual std::string name() const{
            return PersonInfo::theBirthDate();
        }

        virtual std::string birthDate() const{
            return PersonInfo::theBirthDate();
        }
    private:
        const char* valueDelimOpen() const {return "";}
        const char* valueDelimClose() const {return "";}
}

第七部分 模板与泛型编程



条款41:了解隐式接口和编译期多态


一、要点

■ classes和templates都支持接口和多态。

■ 对classes而言接口是显式的,以函数签名为中心。多态则是通过virtual函数发生于运行期。

■ 对template参数而言,接口是隐式的,奠基与有效表达式。多态则是通过template具现化和函数重载解析(function overloading resolution)发生于编译期。


条款42:了解typename的双重意义


一、要点

■ 声明template参数时,前缀关键字class和typename可互换。

■ 请使用关键字typename标识嵌套从属类型名称;但不得在base class lists(基类列)或member initialization list(成员初始值列)内以它作为base class修饰符。

二、扩展

1 任何时候当你想要在template中指涉一个嵌套从属类型名称,就必须在紧临它的前一个位置放上关键字typename。

template<typename T>
void print2nd(const C& container){
    if(container.size()>=2){
        typename C::const_iterator iter(container.begin());
        ...
    }
}

2 “typename必须作为嵌套从属类型名称的前缀词”这一规则的例外是,typename不可以出现在base classes list内的嵌套从属类型名称之前,也不可在member initialization list中作为base class修饰符。例如

template<typename T>
class Derived:public Base<T>::Nested{ //不允许typename
    public:
        explicit Derived(int x):Base<T>::Nexted(x){ //不允许typename
            typename Base<T>::Nested temp; //需要typename
            ...
        }
};


条款43:学习处理模板化基类内的名称


一、要点

■ 可在derived class templates内通过“this->”指涉base class templates内的成员名称,或藉由一个明白写出的“base class资格修饰符”完成。

二、扩展

令c++“不进入templatized base classes观察”的行为失效有三个办法。

template<typename Company>
class LoggingMsgSendeer:public MsgSender<Company>{
    public:
        ...
        using MsgSender<Company>::sendClear; //方法二
        void sendClearMsg(const MsgInfo& info){

            sendClear(info); //错误,编译不过,base class templates的特化可能不提供一般template相同的接口,编译器拒绝在基类中寻找函数
            this->sendClear(info); //方法一
            MsgSender<Company>::sendClear(info); //方法三
        }
}


条款44:将与参数无关的代码抽离templates


一、要点

■ templates生成多个classes和多个函数,所以任何template代码都不该与某个造成膨胀的template参数产生相依关系。

■ 因非类型模板参数 (none template parameters)而造成的代码膨胀,往往可消除,做法是以函数参数或class成员变量替换template参数。

■ 因类型参数(peparameters)而造成的代码膨胀,往往可降低,做法是让带有 "完全相同二进制表述 (binary representations) 的具现类型 (instantiationes)。

template<typename T>
class SquareMatrixBase{
    protected:
        ...
        void invert(std::size_t matrixSize);
        SquareMatrixBase(std::size_t n, T* pMem):size(n),pDate(pMem){}
        void setDataPtr(T* ptr){pData=ptr;}
        ...
    private:
        std::size_t size;
        T* pData;
};

template<typename T, std::size_t n>
class SquareMatrix:private SquareMatrixBase<T>{
    public:
        SquareMatrix():SquareMatrixBase<T>(n,data){}
        void invert(){this->invert(n);};
        ...
    private:
        using SquareMatrixBase<T>::invert;
        T data[n*n];        
};


条款45:运用成员函数模板接受所有兼容类型


一、要点

■ 请使用member function templates(成员函数模板)生成“可接受所有兼容类型”的函数。

■ 如果你声明member templates用于泛化copy构造或泛化assignment操作,你还是需要声明正常的copy构造函数和copy assignment操作符。

二、扩展

1 同一个templates的不同具现体之间并不存在什么与生俱来的固有关系(这里指如果带有base-derived关系的B,D两类型分别具现化某个template,产生出来的两个具现体并不带有base-derived关系)。为了获得我们希望获得的smartptr classes之间的转换能力,我们必须将它们明确编写出来。

template<typename T>
class SmartPtr{
    public:
        template<typename U>
        SmartPtr(const SmartPtr<U>& other); //member template,对任何类型T和类型U,这里可以根据SmartPtr<U>生成一个SmartPtr<T>
};


条款46:需要类型转换时请为模板定义非成员函数


一、要点

■ 当我们编写一个class template,而它所提供之“与此template相关的”函数支持“所有参数之隐式类型转换”时,请将那些函数定义为“class template内部的friend函数”。

二、扩展

为了让类型转换可发生于所有实参身上,我们需要一个non-member函数;为了令这个函数被自动具现化,我们需要将它声明在class内部;而在class内部声明non-member函数的唯一办法就是:令它成为一个friend。


条款47:请使用traits classes表现类型信息


一、要点

■ traits classes使得类型相关信息在编译期间可用。它们以templates和templates特化完成实现。

■ 整合重载技术(overloading)后,traits classes有可能在编译期对类型执行if...else测试。

二、扩展

template<typename IterT, typename DistT>
void doAdvance(IterT& iter, DistT d, std::random_access_iterator_tag){ //实现用于random accesss
    iter+=d;
}

template<typename IterT, typename DistT>
void doAdvance(IterT& iter, DistT d, std::bidirectional_iterator_tag){ //实现用于bidirectional
    if(d>=0) {while(d--) ++iter;}
    else {while(d++) --iter;}
}

template<typename IterT, typename DistT>
void advance(IterT& iter, DistT d){ //重载解析机制
    doAdvance(iter,d,typename std::iterator_traits<IterT>::iterator_category());
}


条款48:认识template元编程


一、要点

■ template metaprogramming(TMP,模板元编程)可将工作由运行期移往编译期,因而得以实现早期错误侦测和更高的执行效率。

■ TMP可被用来生成基于政策选择组合(based on combinations of policy choices)的客户定制代码,也可用来避免生成对某些特殊类型并不适合的代码。

二、扩展

template<unsigned n>
struct Factorial{
    enum {value=n*Factorial<n-1>::value;};
};

template<>
struct Factorial<0>{
    enum {value=1;};
};

cout<<Factorial<5>::value;

第八部分 定制new和delete



条款49:了解new-handler的行为


一、要点

■ set_new_handler允许客户指定一个函数,在内存分配无法获得满足时被调用。

■ nothrow new是一个剖为局限的工具,因为它只适用于内存分配;后继的构造函数调用还是可能抛出异常。


条款50:了解new和delete的合理替换机制


一、要点

■ 有许多理由需要写个自定的new和delete,包括改善效能、对heap运用错误进行调试、收集heap使用信息。


条款51:编写new和delete时需要固守常规


一、要点

■ operator new应该内含一个无穷循环,并在其中尝试分配内存,如果它无法满足内存需求,就该调用new-handler。它也应该有能力处理0 bytes申请。class专属版本则还应该处理"比正确大小更大的(错误)申请"。

■ operator delete应该在收到null指针时不做任何事。class专属版本则还应该处理"比正确大小更大的(错误)申请"。


条款52:写了placement new也要写placement delete


一、要点

■ 当你写一个placement operator new, 请确定也写出了对应的 placement operator delete。如果没有这样做,你的程序可能会发生隐微而时断时续的内存泄漏。

■ 当你声明placement new和placement delete, 请确定不要无意识(非故意)地遮掩了它们的正常版本。

第九部分 杂项讨论



条款53:不要轻忽编译器的警告


一、要点

■ 严肃对待编译器发出的警告信息。努力在你的编译器的般高(最严苛)警告级别下争取"无任何警告"的荣誉。

■ 要过度倚赖编译器的报警能力,因为不同的编译器对待琪情的态度并不相同。一旦移植到另一个编译器上,你原本倚赖的警告信思有可能消失。


条款54:让自己熟悉包括TR1在内的标准程序库


一、要点

■ c++标准程序库的主要机能由stl、iostreams、locales组成。并包含c99标准程序库。

■ tr1添加了智能指针(例如tr1::shared_ptr)、一般化函数指针(tr1::function)、hash-based容器、正则表达式以及另外10个组件的支持。

■ tr1自身只是一份规范。为获得tr1提供的好处,你需要一份实物。一个好的实物来源是boost。


条款55:让自己熟悉Boost


一、要点

■ boost是一个社群,也是一个网站。致力于免费、源码开放、同僚复审的c++程序库开放。boost在c++标准化过程中扮演深具影响力的角色。

■ boost提供许多tr1组件实现品,以及其他许多程序库。

参考文献


[1] Effective C++:改善程序与设计的55个具体做法.第三版.Scott Meyers.


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