Effective C++条款19——设计class犹如设计type（设计与声明）

C++就像在其他OOP（面向对象编程）语言一样，当你定义一个新class，也就定义了一个新type。身为C++程序员，你的许多时间主要用来扩张你的类型系统（typesystem）。这意味你并不只是class设计者，还是type设计者。重载(overloading〉函数和操作符、控制内存的分配和归还、定义对象的初始化和终结……全都在你手上。因此你应该带着和“语言设计者当初设计语言内置类型时”一样的谨慎来研讨class 的设计。

设计优秀的classes是一项艰巨的工作，因为设计好的types是一项艰巨的工作。好的types有自然的语法，直观的语义，以及一或多个高效实现品。在C++中，一个不良规划下的class定义恐怕无法达到上述任何一个目标。甚至class的成员函数的效率都有可能受到它们“如何被声明”的影响。

那么,如何设计高效的classes呢?首先你必须了解你面对的问题。几乎每个class都要求你面对以下提问，而你的回答往往导致你的设计规范:

• 新type的对象应该如何被创建和销毁?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。
• 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（assignment）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)。
• 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pass-by-value该如何实现。
• 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）。
• 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)。
• 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r1之物被隐式转换为类型T2之物，就必须在class 1 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(typeconversion 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)
• 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）。
• 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/或functions应该是friends，以及将它们嵌套于另一个之内是否合理。
• 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。
• 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。
• 你真的需要一个新type吗?如果只是定义新的derived class 以便为既有的class添加机能，那么说不定单纯定义一或多个non-member函数或templates，更能够达到目标。

这些问题不容易回答，所以定义出高效的classes是一种挑战。然而如果能够设计出至少像C++内置类型一样好的用户自定义(user-defined)classes，一切汗水便都值得。

请记住

• 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。