重读经典-《Effective C++》Item2：尽量以const,enum,inline替换#define

本博客（http://blog.csdn.net/livelylittlefish ）贴出作者（三二一@小鱼）相关研究、学习内容所做的笔记，欢迎广大朋友指正！

 

1. 宏定义

 

#define ASPECT_RATIO 1.653

该宏定义ASPECT_RATIO也许从未被编译器看见，也许在编译器开始处理源代码之前就被预处理器替换了。我们知道，宏定义在预处理阶段会进行简单地字符串替换，凡是遇到ASPECT_RATIO的地方都被替换为1.653。因此，ASPECT_RATIO是不会进入符号表(symbol table)的。

 

符号表复习

 

(1) 什么是符号表?符号表有哪些重要作用？

符号表是用来记录编译过程中的各种信息的表格。

符号表的作用：

• 登记编译过程输入和输出信息
• 在语义分析过程中用于语义检查和中间代码生成
• 作为目标代码生成阶段地址分配的依据

 

(2) 符号表的表项常包括哪些部分?各描述什么?

符号表的表项包含两大栏，即名字栏和信息栏；

名字栏也叫主栏，存放名字的标示符，称为关键字；

信息栏包含许多子栏和标志位，用来记录相应名字的各种不同属性。

 

(3) 符号表的组织方式有哪些?它的组织取决于哪些因素?

符号表的组织形式分为直接组织方式和间接组织方式两大类。

直接组织方式中各项按固定长度顺序存放；

间接组织方式中，符号表的主栏存放标识符的一个指示器和一个整数（标识符的起始位置和长度），而标识符的字符串则存放在一个字符串数组中。

 

符号表的组织主要取决于以下几个因素：

• 表项中的各栏所占的存储单元和长度是否固定
• 语言中标识符的长度限制
• 哪些项有哪些共同值
• 对符号表操作和使用方式

 

(4) Win32平台和Linux平台上怎样查看可执行程序的符号表？

• win32平台

dumpbin命令

如>dumpbin /SYMBOLS filename (其中>为命令行提示符)

• Linux平台

objdump命令

如# objdump -s filename (其中#为命令行提示符)

 

因此，当1.653出现编译错误的时候，我们很难搞清楚到底是哪里的问题；另外，在调试阶段，也很难定位（我们通过visual Stiduo或者Linux平台上的gdb在调试的过程中无法查知定义的宏的值，因为符号表中没有该符号），因此不能够所见即所得，还要通过查阅代码才能知道该宏定义。

 

那么，如何解决呢？如下。

 

2. 使用const定义常量

 

例如，以上define定义的宏可以改为：

const double AspectRatio = 1.653;  //大写名称通常用于宏，因此这里改变写法

 

从以上的那个以可以看出，该常量有类型，为double，它作为一个语言常量，肯定会被编译器看到，当然就会进入符号表。在调试的过程中，也可以查知该常量的值。

 

3. class专属常量

 

如果将常量的作用域(scope)限制于class内，必须让它成为class的一个成员(member)。如果要确保此常量至多有一份实体，必须让它成为static成员。

 

例如，以下程序可以很好的说明class专属常量的定义方法。

[c-sharp] view plain copy

1. /** 
2. * , page 14 
3. * const data of class 
4. * platform: visual studio 2005, win32 
5. * filename: item2.1.cpp 
6. */  
7. #include   
8. using namespace std;  
9.    
10. class MyTest  
11. {  
12.     //(1) error C2864: 'MyTest::MaxNumber1' : only static const integral data members can be initialized within a class  
13.     //int MaxNumber1 = 5;  
14.    
15.     //(2) error C2864: 'MyTest::MaxNumber2' : only static const integral data members can be initialized within a class  
16.     //const int MaxNumber2 = 5;  
17.    
18.     //(3) error C2864: 'MyTest::MaxNumber3' : only static const integral data members can be initialized within a class  
19.     //static int MaxNumber3 = 5;  
20.    
21.     //(4) ok  
22.     static const int MaxNumber4 = 5;  
23.     static const char cconst4 = 'B';  
24.    
25.     //(5) error C2864: 'MyTest::dconst4' : only static const integral data members can be initialized within a class  
26.     //static const double dconst4 = 200.00;  
27.    
28. public:  
29.     //(6) error C2758: 'MyTest::MaxNumber2' : must be initialized in constructor base/member initializer list  
30.     MyTest()  
31.     {  
32.         cout<<"MyTest constructor! "<
33.         cout<<"MaxNumber4 = "<
34.         cout<<"cconst4 = "<
35.     }  
36. };  
37.    
38. int main()  
39. {  
40.     MyTest obj;  
41.   
42.     return 0;  
43. }  

 

 

代码注释中的(1),(2),(3)表示step编号。

从(1),(2),(3)中，我们可以看出，只有static const integral data member(静态整型常量数据成员)才能在类内初始化。从(4),(5)中也可以得到证明。其中，char型相当于整型。

 

运行结果如下。

MyTest constructor!

MaxNumber = 5

cconst1 = A

cconst2 = B

dconst1 = 100

 

再如。

[c-sharp] view plain copy

1. /** 
2. * , page 14 
3. * const data of class 
4. * platform: visual studio 2005, win32 
5. * filename: item2.2.cpp 
6. */  
7. #include   
8. using namespace std;  
9.    
10. class MyTest  
11. {  
12.     int MaxNumber1;  
13.     const int MaxNumber2;  
14.     static int MaxNumber3;  
15.    
16.     static const int MaxNumber4 = 5;  
17.     static const char cconst4 = 'B';  
18.    
19.     static const int MaxNumber5;  
20.    
21. public:  
22.     //(1) error C2758: 'MyTest::MaxNumber2' : must be initialized in constructor base/member initializer list  
23.     //(4) error C2438: 'MaxNumber3' : cannot initialize static class data via constructor  
24.     //(7) error C2438: 'MaxNumber5' : cannot initialize static class data via constructor  
25.     MyTest():MaxNumber1(5), MaxNumber2(5)//, MaxNumber5(5)//, MaxNumber3(5)  
26.     {  
27.         //(2) error C2166: l-value specifies const object  
28.         //MaxNumber2 = 5;  
29.    
30.         //(3) error LNK2001: unresolved external symbol "private: static int MyTest::MaxNumber3" (?MaxNumber3@MyTest@@0HA)  
31.         //MaxNumber3 = 5;  
32.    
33.         //(6) error C3892: 'MaxNumber5' : you cannot assign to a variable that is const  
34.         //MaxNumber5 = 5;  
35.    
36.         cout<<"MyTest constructor! "<
37.         cout<<"MaxNumber1 = "<
38.         cout<<"MaxNumber2 = "<
39.         cout<<"MaxNumber3 = "<
40.         cout<<"MaxNumber4 = "<
41.         cout<<"MaxNumber5 = "<
42.         cout<<"cconst4 = "<
43.     }  
44. };  
45.    
46. //(5) ok  
47. int MyTest::MaxNumber3 = 5;  
48.    
49. //(8) ok  
50. const int MyTest::MaxNumber5 = 5;  
51.    
52. //(9) error C2761: 'int MyTest::MaxNumber1' : member function redeclaration not allowed  
53. //int MyTest::MaxNumber1 = 5;  
54.    
55. int main()  
56. {  
57.     MyTest obj;  
58.    
59.     return 0;  
60. }  

 

 

运行结果如下。

MyTest constructor!

MaxNumber1 = 5

MaxNumber2 = 5

MaxNumber3 = 5

MaxNumber4 = 5

MaxNumber5 = 5

cconst4 = B

 

代码注释中的(1),(2),(3)表示step编号。

从(1),(2)可以看出，非静态的常量数据成员必须在构造函数的初始化列表中初始化；如果在构造函数中初始化，会出现error c2166的错误，即常量对象是只读(read only)的，不能对其赋值。

 

从(3),(4),(5)可知，静态非常量数据成员只能在类外(类的实现文件)初始化。

从(6),(7),(8)可知，静态常量数据成员也可以在类外(类的实现文件)初始化。

结论：

• 静态常量数据成员可以在类内初始化(即类内声明的同时初始化)，也可以在类外，即类的实现文件中初始化，不能在构造函数中初始化，也不能在构造函数的初始化列表中初始化；
• 静态非常量数据成员只能在类外，即类的实现文件中初始化，也不能在构造函数中初始化，不能在构造函数的初始化列表中初始化；
• 非静态的常量数据成员不能在类内初始化，也不能在构造函数中初始化，而只能且必须在构造函数的初始化列表中初始化；
• 非静态的非常量数据成员不能在类内初始化，可以在构造函数中初始化，也可以在构造函数的初始化列表中初始化；

 

总结如下表：

类型 初始化方式	类内(声明)	类外(类实现文件)	构造函数中	构造函数的初始化列表
非静态非常量数据成员	N	N	Y	Y
非静态常量数据成员	N	N	N	Y (must)
静态非常量数据成员	N	Y (must)	N	N
静态常量数据成员	Y	Y	N	N

 

4. enum类型的class专属常量

 

上述4中类型的数据成员，都有各自的初始化方法，唯一列外就是在class编译期间要一个class常量，除了采用静态常量数据成员外，还可以使用enum类型的数据，即改用所谓的"the enum hack"补偿做法，其理论基础是“一个属于枚举类型(enumerated type)的数值可权充int被使用”。例如，

 

class MyTest

{

private:

    enum {MaxNumber = 5}; //"the enum hack"使MaxNumber成为5的一个记号名称

    int score[MaxNumber];

 

};

 

enum hack的行为某方面较像#define而不像const，如可以取一个const的地址，而不能取一个enum的地址，也不能取一个#define的地址；

 

5. 使用inline函数代替宏函数

 

(template) inline函数的好处：

• 获得宏带来的效率(宏没有函数调用带来的额外开销)
• 一般函数的所有可预料行为和类型安全性(type safety)

 

 

remember

对于单纯常量，最好以const对象或enum替换#defines；

对于形似函数的宏（macros），最好改用inline函数替换#defines

 

注：该文程序亦可在Linux平台上运行。