Effective C++ 读书笔记（4）
第四章 设计与声明（1）
本章共有8个条款，这次学习如下前6个：
- 条款18 让接口易被使用，不易被误用
- 条款19 设计 class 犹如设计 type
- 条款20 宁以 pass-by-reference-to-const 替换 pass-by-value
- 条款21 必须返回对象时，别妄想返回其 reference
- 条款22 将成员变量声明为 private
- 条款23 宁以 non-member、non-friend 替换 member 函数
条款18 让接口易被使用，不易被误用
在设计程序的过程中，会有 function 接口、class 接口、template 接口等各种各样的接口。
要保证接口易用、不被误用，首先要考虑客户可能犯什么样的错误。
- "促进正确使用"的办法包括接口的一致性、以及与内存类型的行为兼容
- "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
条款19 设计 class 犹如设计 type
设计类时需要注意的问题：
- 新 type 的对象如何被创建和删除？
- 对象的初始化和对象赋值该有什么样的区别？
- 新 type 的对象怎么 passed by value ? （copy构造函数）
- 新 type 的“合法值”？利用约束条件，成员函数（特别是构造函数、赋值操作符）必须进行错误检查工作
- 新 type 需要配合某个继承图系吗？（析构函数是否为 virtual）
- 新 type 需要什么样的转换？如果要让类型 T1 被隐式转化为 T2，要在 T1 内写一个类型转换函数（operator T2）或者在 T2 内写一个 non-explicit-one-argument (可被单一实参调用)的构造函数。但是如果你只允许 explicit 构造函数存在，就得写出专门负责执行转换的函数。（条款15有隐式和显式转换的范例）
- 新 type 需要什么样的操作符和函数？某些是member函数，某些不是，见条款23,24,26
- 什么样的标准函数应该被驳回？必须声明为 private，比如 copy 函数（条款6）
- 谁该取用新 type 的成员？根据需求设定成员为 public、protected、private，或者哪一个classes、functions应该是friends
- 什么是新type的“未声明接口”？他对效率、异常安全性以及资源运用提供何种保证？
- 新 type 有多么一般化？是否需要定义成 class template？
条款20 宁以 pass-by-reference-to-const 替换 pass-by-value
- pass-by-value：
class A
{
public:
A(){
cout<<"constructor"<运行结果如下：
constructor
***
destructor
destructor
首先， A 的拷贝构造函数会被调用，以 b 为蓝本将 a 初始化，然后函数结束后 a 会被销毁，会调用一次析构函数。所以参数传递的成本是“一次 A 拷贝构造函数调用，加上一次 A 析构函数调用”。
- pass-by-reference-to-const：
把函数改成：void fun(const A& a);
运行结果为：
constructor
***
destructor
说明只有创建和销毁对象 a 时调用了构造函数和析构函数，没有任何新的对象创建，这种传递方式效率会高很多。
另外，by-reference 方式也可以避免“对象切割”问题
class A
{
public:
virtual void fun();
};
class B:public A
{
public:
virtual void fun();
};
void fun2(A a)//错误，参数可能会被切割
{
a.fun();
}
B b;
fun2(b);//此时b会被切割，在函数内调用的总是 A::fun()，而不是 B::fun();
解决切割问题的办法就是以 by-reference-to-const 的方式传递 a
void fun2(A& a);//参数不会被切割，传进去的是什么类型，a 就表现出什么类型
注意：对于内置类型（比如 int）、STL 的迭代器和函数对象，pass-by-value 更恰当。
条款21 必须返回对象时，别妄想返回其 reference
函数创新建对象的途径有二：在 stack 空间或在 heap 空间创建
1）、stack 空间
如果定义一个 local 变量，就是在 stack 空间创建对象。根据这个策略试写 operator*如下：
const A& operator*(const A& a1,const A& a2)
{
A result(a1.x, a2.y);//糟糕的代码
return result;
}
这个函数返回一个 reference 指向 result ，但 result 是个 local 对象，而 local 对象在函数退出前被销毁了。
2）、heap 空间
heap-based 对象由 new 创建，下面考虑在 heap 内构造一个对象，并返回 reference 指向它。
const A& operator*(const A& a1,const A& a2)
{
A *result = new A(a1.x, a2.y);//更糟糕的代码
return *result;
}
一方面还是要付出一个“构造函数调用”的代价，另外一个问题是：谁该对 new 出来的对象实施 delete ?
正确写法是：就让函数直接返回一个新对象！
inline const A operator*(const A& a1,const A& a2)
{
return A(a1.x, a2.y);
}
所以要谨记：
- 绝不要返回 pointer 或 reference 指向一个 local stack 对象（函数退出对象销毁）
- 绝不要返回 reference 指向一个 heap-allocated 对象（不知道何时delete）
- 绝不要返回 pointer 或 reference 指向一个 local staic 对象，而有可能同时需要多个这样的对象（因为只保留local static对象的现值）
条款22 将成员变量声明为 private
- 将成员变量声明为 private，可以保证封装性。
- 如果对客户隐藏成员变量，可以保证客户访问数据的一致性，可以保证 class 的约束条件得以维护，因为只有成员函数可以影响他们。
- 如果有一个 public 成员变量被取消，所有使用它的客户码都会被破坏，同样如果取消一个 protected 成员变量被取消，所有 derived class 都会被破坏，因此 protected 也缺乏封装性。
设计类时一定要考虑封装性！！！
条款23 宁以 non-member、non-friend 替换 member 函数
看下面例子
class A {
public:
void do_thing1();
void do_thing2();
void do_thing3();
};
为了一次性执行三个函数，可以有如下两种操作
//1、利用member函数
void do_things();//添加 public 成员
//在 do_things 函数里面调用上面三个成员函数
//2、利用non-member函数
void do_things(A& a)
{
a.do_thing1();
a.do_thing2();
a.do_thing3();
}
封装性比较：member 函数可以看到更多的数据，而 non-member 函数只能看到 member 成员函数，所以 non-member 函数封装性更好。
能访问 private 成员变量的函数只有 class 的 member 函数加上 friend 函数，所以对于提供相同机能的 member 函数和 non-member、non-friend 函数，后者提供更大的封装性，因为它并不增加“能够访问 class 之内 private 成分”的函数数量。
可以将 non-member functions 和 class 放在同一个命名空间内，不同的功能（func()函数）放在不同的头文件中，但是均在一个 namespace 内，客户可以轻松扩展这一组便利函数，这也是C++标准程序库的组织方式，比如 std 内的 vector、algorithm、list 等头文件，不同的功能实现，降低了编译依存性。
//头文件 a.h，针对class A 自身
//以及WebBrowser核心机能
namespace AAA
{
class A {....};
...;//核心机能，例如所有客户都需要的non-member函数
}
//头文件 b.h
namespace AAA {
void func1(A& a1);//在 namespace 中根据需要添加扩展函数 func1
}
//头文件 c.h
namespace AAA {
void func2(A& a2);//在 namespace 中根据需要添加扩展函数 func2
}
参考文章
1、https://blog.csdn.net/vict_wang/article/details/81637048