Effective C++学习笔记(第五章)

条款26:尽可能延后变量定义式的出现时间
  • 考察下面的示例代码:
void Foo()
{
  std::string myStr;
  if (条件) {
    // 没用用到myStr
    return;
  }
  // 使用myStr变量的代码
}

很显然,这里的myStr提前定义了,并且会带来额外的默认构造函数的开销,虽然在这个例子中微乎其微。

  • 在定义一个类对象时,尽可能使用其带参数的构造函数,而不是先使用默认构造函数然后再使用赋值语句操作。

  • 在for循环中用到的临时变量最好是在循环体中定义,这样做的好处是临时变量的作用域只在循环体中,避免了与外部变量的冲突。

for (int i = 0; i < N; i++) {
  MyClass obj;  // 在循环体内定义变量,这是建议的做法。
  // 循环体代码
}
条款27:尽量少做转型动作

C++中新型的类型转换有:

  • const_cast:用于去掉const变量的const属性,但是如果通过转换后的非const指针去修改一个const变量是造成未定义的后果。
const int val = 100;
int *p = const_cast(&val);
*p = 101; // undefined behavior

详见:https://en.cppreference.com/w/cpp/language/const_cast
PS:个人觉得const_cast有点让人摸不着头脑,不知道为啥要设计这个转换。

  • dynamic_cast:“安全向下”转型,用于将一个基类型指针转换为子类型指针,存在额外开销,并且需要判断转换后的结果是否为空。
class B {
public:
    B() {}
    virtual ~B() {}
};

class D : public B {

};

int main()
{
    B* pb1 = new D();
    B* pb2 = new B();

    D* pd1 = dynamic_cast(pb1);
    if (pd1 != nullptr) {
        std::cout << "pd1 is ref to D obj" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "pd1 is not ref to D obj" << std::endl;
    }

    D* pd2 = dynamic_cast(pb2);
    if (pd2 != nullptr) {
        std::cout << "pd2 is ref to D obj" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "pd2 is not ref to D obj" << std::endl;
    }

    return 0;
}
  • reinterpret_cast:常用于重新解释一个数据结构,存在比较大的安全风险。
  • statitc_cast:对应于C语言的中强制转换。

使用建议:

  • 尽可能使用C++新的转型关键字
  • 如无必要,尽量减少转型,特别是dynamic_cast这种转换,影响性能。
条款28:避免返回handles指向对象内部成分
  • 一个类中如果定义了private成员变量,但同时又通过public成员函数返回了其指针或者引用,这样就会间接的破坏了类的封装性,原本private成员变量会被外部客户直接使用。
  • 返回类中成员变量的引用或者指针时,会增加“悬垂指针”问题的产生的风险。因为,当外部代码获取到这些引用或者指针后,其对应的类实例对象可能在其它地方已经释放了。
条款29:为“异常安全”而努力是值得的

异常安全的函数需要实现以下要求:

  • 不泄露任何资源:当异常发生后,之前分配的资源不应该没有释放。
  • 不允许数据败坏,主要是异常发生后要保证数据的一致性。

异常安全有三个级别的承诺:

  • 基本承诺:异常发生后,系统的状态不会出现不一致的情况,但是具体是什么状态无法保证。
  • 强烈保证:要么完全成功,要么退回到函数调用前的状态。
  • 不抛异常保证:函数执行过程中保证不产生异常。

常用的异常安全实现方法是“copy and swap”方法,该方法步骤如下:
1、为你将要修改的对象,先建立一个副本;
2、在副本上进行需要的修改;
3、将原对象与副本对象进行置换操作,并且保证调用的是一个不会抛出异常的swap操作,通常是两个指针变量之间的交换;

条款30:透彻了解inlining的里里外外
  • inline函数的好处是可以像函数那样调用,但是却没有函数调用的开销;
  • 带来的问题是会增加程序代码的大小,因为会在调用的地方展开。所以一般是将常用的并且短小的函数设置成inline。
  • class类定义体中的实现函数默认设置成inline方式。
  • 函数模板不要设置成inline方式,虽然一般是在头文件中定义。
条款31:将文件间的编译依存关系降至最低

我们在声明一个类时,如果成员变量中包含了其它类时,则需要引用(include)其它类的头文件,因为编译器在编译这个类时需要知道每个成员变量占用多大的空间。在这里,该类的声明就在编译层面与其它类产生了依存关系。

为了减少这种依存关系,在类的定义中需要避免在成员变量中定义其它类的对象,如果一定要定义,最好采用引用或者指针(包括智能指针)形式。这时候,可以在类的头文件中采用前置声明的方式来引用其它类,而不是直接inlcude其它头文件。

举例:存在一个Date类表示日期,Address类表示地址,以及Person类表示一个人,并且提供获取此人生日和地址的方法。

  • Date.h
#ifndef UNTITLED6_DATE_H
#define UNTITLED6_DATE_H
class Date {
};

#endif //UNTITLED6_DATE_H
  • Address.h
#ifndef UNTITLED6_ADDRESS_H
#define UNTITLED6_ADDRESS_H
class Address {
};
#endif //UNTITLED6_ADDRESS_H
  • Person.h
#ifndef UNTITLED6_PERSON_H
#define UNTITLED6_PERSON_H
class Address; // 前置声明
class Date;  // 前置声明
class Person {
public:
    Address GetAddr();
    Date GetDate();
};
#endif //UNTITLED6_PERSON_H
  • Person.cpp
#include "Person.h"
#include "Address.h"
#include "Date.h"

Address Person::GetAddr()
{
    Address tmp;

    return tmp;
}

Date Person::GetDate()
{
    Date tmp;

    return tmp;
}

可以看到Person.h中并没有include Date.h以及Address.h,但是在cpp实现文件中需要引用涉及到的类头文件。

通过这种方式,将类的编译从相依于定义式转变为相依于声明式。

在接口类的设计中,为了尽可能降低接口类编译的依存关系,也采用了这种思路,有两种做法:

  • handle class:在接口类中定义一个实现类的handle(引用或者指针),由实现类完成与其他类的编译依存关系。
  • interface class:接口类只包含虚函数功能接口,由具体的实现类继承接口类进行实现,采用简单工厂模式创建具体的实现类对象。

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