《Effective C++》简明笔记-中

32. 确定你的 public 继承模拟了 is-a 关系

• 面向对象编程中最重要的一条。如果派生类D通过public方式继承了基类B，那么所用用于B的方法 或者 基类B自身具有的方法，都适用于D。

33. 避免遮掩继承而来的名称

• 如果派生类D通过public方式继承了基类B，那么D中的函数/变量名会遮掩B中的函数/变量名，如同局部作用域与全局作用域的关系一样。比如
  

  class B{
  public:
      void f(){}
      void f(int x){}
  };
  class D:public B{
  public:
      void f(){} // f不仅会覆盖B::f()，也会覆盖B::f(int)，因为这是变量名覆盖
  };
  class E:public B{
  public:
      int f; // 即使f不是函数，也会覆盖B::f()和B::f(int)
  };

34. 区别接口继承与实现继承

• 接口继承，意味着继承方法的签名，包括返回类型，参数列表，方法名。
• 实现继承，意味着继承方法的实现，即功能。
• 基类中的纯虚函数意味着，派生类只继承接口，而自己进行实现。所有派生类都必须对基类的纯虚函数进行显式的继承（即使继承后仍然是个纯虚函数）。理论上，纯虚函数不必须实现（即只有声明没有定义），但也可以定义纯虚函数的函数体。如果定义了纯虚函数，那么调用该函数的唯一方法就是在调用时显式指定基类的名称。这使得我们有时候可以通过实现纯虚函数来进行某种缺省的实现。
  

  class Shape{
  public:
      virtual void draw() const =0 {};
      ...
  };
  class Circle:public Shape{
  public:
      void draw(){
          ... // 在隐喻的屏幕上绘制圆
      }
      ...
  };
  class InvisibleShape:public Shape{
  public:
      void draw(){
          Shape::draw(); // 对不可见的物体，调用缺省的纯虚函数实现
      }
      ...
  };

• 基类中的非纯虚函数意味着，派生类需要同时集成接口和一份缺省实现。如果派生类中未声明该虚函数，就相当于自动继承了该函数，如果派生类自己实现了同样签名的函数，则使用自己的实现。使用非纯虚函数可能导致的一个风险，就是由于依赖于 “不去声明基类中的虚函数而自动获得继承”，而忘了该虚函数的存在。
  

  class airPlane{
      virtual void fly(){
          ... // 缺省的实现
      }
      ...
  };
  class planeTypeA:public airPlane{...}; // A依赖缺省的fly()方法
  class planeTypeB:public airPlane{...}; // B也一样
  class planeTypeC:public airPlane{...}; // C的引擎与A和B不一样，但是忘了实现自己的fly()方法！

   一个可选的方法是，定义一个非虚函数，令虚函数调用它

  class airPlane{
  public:
      virtual void fly() =0;
  protected:
      void defaultFly(){
          // 缺省的实现
      }
  };
  class planeTypeA:public airPlane{
      void fly(){
          defaultFly(); // 即使依赖缺省实现，也要显式调用
      }
  };
  class planeTypeC:public airPlane{
      void fly(){
          // C的引擎与A不一样，不能依赖缺省实现，这里是单独的一份实现
      }
  };

• 基类中的非虚函数，表示派生类不仅需要继承接口，还需要继承一份强制的实现。

35. 考虑虚函数以外的选择

• 非常精彩的一节！这一节在 为对象实现“动态的方法” 这个话题上，提供了四种不同的风格：
  • 接口不含虚函数的Template Method模式
    这种模式认为，虚函数都必须是private的，基类的“动态逻辑”（即不同派生类不同的逻辑）由非虚函数调用虚函数实现。假设我们在设计网络游戏《魔兽世界》每个种族的跳跃动作：
    

    class charactor
    {
    public:
        void jump(){
            ... // 准备工作，比如停止施法（如果正在）
            doJump(); // 跳跃
        }
    private:
        virtual void doJump() =0; // 跳跃
    };

    侏儒的跳跃与人类的肯定不一样，所以派生类需要实现基类中的纯虚函数。

    class dwarfCharactor:public charactor{
    private:
        void doJump(){
            // 侏儒角色的跳跃动作
        }
    };
    class orcCharactor:public charactor{
    private:
        void doJump(){
            // 兽人角色的跳跃动作
        }
    };

    这种模式的有点在于，你可以做一些“事前”或“事后”的事情，比如跳跃时必须停止施法。但是这种模式会产生这样的诡异之处：派生类需要实现一个根本不需要自己调用的函数（而是给基类的函数调用），也就是说基类保留了“何时调用该函数的权利”，却将函数的细节交给派生类掌管。

  • 函数指针实现的Strategy模式
    兽人不一定是指玩家，也可能是指怪物。如果游戏中有大大小小各色兽人怪物，他们的跳跃方式只有在初始化时才能确定，那么我们可以在类中保存一个函数指针，在初始化时传入函数地址。
    

    void defaultJump();
    
    class charactor{
    public:
        charactor(void (*jump)()=defaultJump):
          jumpFunc(jump)
          {}
    private:
        void (*jumpFunc)();
    };
    
    class orcCharactor:public charactor{
    public:
        orcCharactor(void (*jump)()=defaultJump):
          charactor(jump)
          {}
    };

    通过建立如 setJumpFunc 函数甚至可以在运行时改变角色跳跃的方式。

  • tr1::function实现的Strategy模式
    将函数指针实现的Strategy模式中的“函数指针”替换为函数对象tr1::function。假设我们现在要计算角色剩余的生命值（好吧，还是用书中的例子吧，编不下去了，但是这里真的很精彩啊！为了避免以后忘记，一定要好好记下来，嗯）。
    

    class charactor{
    public:
        // std::tr1::function<int (const charactor*)>对象healthCalc，可以接受一个类似函数的对象，只要该对象能够：
        // 返回一个与int兼容的对象/变量
        // 接受一个与const charactor&兼容的对象/变量
        charactor(std::tr1::function<int (const charactor*)> _healthCalc):healthCalc(_healthCalc){}
    private:
        std::tr1::function<int (const charactor&)> healthCalc;
    };
    class orcCharactor:public charactor{...};

    类 charactor 中包含一个 std::tr1::function<int (const charactor*)> 类型的成员对象 healthCalc ，该对象可以通过任何“像函数的东西”来初始化。如注释中所说，只要这个东西接受和返回具有相应兼容性的对象，就可以初始化healthCalc。比如以下这三样东西：

    short calcHeath(const charactor&); // 计算生命值的函数
    struct healthCaculator{ // 函数对象
        int operator()(const charactor&) const;
    };
    class gameLevel{
    public:
        float healh(const charactor&); // 某个类的成员函数
    };

    一个函数，一个函数对象，一个类的成员函数。他们都可以用来初始化。
    

    orcCharactor badGuy1(calcHeath); // 用函数初始化
    orcCharactor badGuy2(healthCaculator); // 用函数对象初始化
    gameLevel level;
    orcCharactor badGuy3( // 使用成员函数初始化
        std::tr1::bind(&gameLevel::healh, level, _l)
        );

    我们分别使用函数和函数对象来进行初始化。最精彩的在第三个，使用成员函数初始化。因为成员函数实际上额外接受一个参数（即调用成员函数的对象自身），所以它实际上是接受两个参数的函数。而std::tr1::bind方法允许为这样一个函数的其中一个参数绑上默认值，使这个函数的行为就像是只接受一个参数的函数那样。这个方法同样适用于具有多个参数的函数（而不仅仅是成员函数，这里拿成员函数只不过又提醒了我，成员函数隐式接受调用对象自身作为参数）。这真的很奇妙。

  • 古典Strategy模式
    相对简单，将计算生命值 和 角色 分别体系化，角色基类 中 存储 指向“计算生命值基类对象”的指针，并在派生类中实现相应逻辑。通常使用UML图描述这种关系。

36. 绝不重新定义继承而来的非虚函数

37. 绝不重新定义继承而来的缺省参数值

• 非虚函数和缺省参数值都是静态绑定的，对于虚函数中的缺省参数值，是否会影响到派生类中的对应函数，取决于调用的形式。比如：
  

  class B{
      virtual void f(int x=8){}
  };
  class D:public B{
      void f(int x){}
  };

   这种情况下，如果通过指向派生类实例的基类指针调用函数f()，可以不指定参数x，缺省参数值起作用。但是如果通过派生类指针调用函数f()，不指定参数x就无法通过编译。

• 注意B中的函数f()是虚函数。不应当在public继承的派生类中重载基类的非虚函数。

38. 通过复合模拟出 has-a 或者 is-implemented-in-terms-of 关系

• 应用域：has-a关系。
• 实现域：is-implemented-in-terms-of 关系。

39.明智而审慎地使用 private 继承

• private 继承的特点是：基类中的所有public成员都将称为派生类的private成员，从派生类外无法访问基类的成员。这说明基类的逻辑被隐藏在幕后，派生类需要借助基类实现其自身的功能，即 is-implemented-in-terms-of 关系。
• 与复合不同之处：private继承的派生类具有“对象尺寸最小化”的特征。如下，类B1和类B2都是通过B来实现的（在这里B只是个什么都没有的空类）。但是在几乎所有编译器中，B2对空间的消耗的确比B1稍大一些。
  

  class B{};
  class B1:private B{};
  class B2{
  private:
      B b;
  };

40.明智而审慎地使用多重继承

• 多重继承，顾名思义，就是同时继承多个基类。在访问多重继承派生类的时候，如果多个基类中的成员具有相同的名称，需要显示指定访问的是哪个基类中的成员，如：
  

  class B1{
  public:
      void f(){};
  };
  class B2{
  public:
      void f(){};
  };
  class D:public B1, public B2{};

  此时需要：
  

  D d;
  d.B1::f();

• 解决钻石型多重继承：如果多重继承的两类又同时继承自同一类，如：
  

  class B{
  public:
      int x;
  };
  class B1:public B{};
  class B2:public B{};
  class D:public B1, public B2{}; 

  此时类D中实际上有两份x（B1::x和B2::x），这两份x又同时继承自B。在语义上往往只要一份x。C++默认的实现是，维持两份x，但是相互复制。改动一份则两份都受到影响。一种语义上更自然，但是却会造成额外开销的方法是，将B1和B2对B的继承都实现为 virtual public 继承，这样在类D中就只有一份x了。
• 使用 virtual 继承会产生额外的开销，而且virtual继承后，基类的初始化由最底层的派生类实现（也就是说，D要负责对B中成员x的初始化，而不是由B1和B2负责）。所以，如果不得不使用virtual继承，那么就尽量避免在可能被virtual继承的基类中放置数据。

41.隐式接口和编译器多态

• 隐式接口是泛型编程中的概念，相对的显式接口则是面向对象编程中的。
• 显式接口，包括函数的签名，或者类的public部分，它规定了类和函数能够做什么，外界如果才能驱动函数和类的工作。
• 隐式接口，指在一个模板元中，待给定的类T需要做什么。比如：
  

  template <typename T>
  void compareSize(T& t1, T& t2){
      return t1.size()>t2.size();
  }

• 在这个模板元中，T的隐式接口就是，必须具有size()方法，而且该方法返回的对象重载了>运算符，或者是内置类型。在模板的“具现化”过程中，不会发生什么，但是如果编译到调用compareSize<int>()方法的语句，就会编译出错（因为int没有实现size()方法）。

42.了解typename的双重含义

• 从属属性：在模板中依赖于一个template参数（也就是尖括号中typename后面的T啦）的属性（注意，是属性而不是成员哦）。
• 在使用从属属性的时候，应当在前面加上一个typename关键字，否则就会引发潜在的问题，如下所示。如果在T::someProperty前没有typename关键字，也许编译器会把声明指针用的*认为是用作乘法的乘号。
  

  template <typename T>
  class C{
  public:
      void f(){
          typename T::someProperty* x;
      };
  };

43.处理模板化基类内的名称

• 当基类是一个模板类时，派生类对基类几乎一无所知。事实就是这样，下面这段代码，在严格的编译器中，无法通过编译。虽然基类中已经定义了f()函数，但是派生类却坚持看不到这个函数。（但是我在VS2012中却是可以编译的，而且就算我把f()改成f2()都是可以编译的（f2()在基类B中可没有定义），只要不去实例化某个D类的对象，也就是说编译器对基类的假定相当宽松，把很多事情交给了编译后期完成）。
  

  template <typename T>
  class B{
  public:
      void f(){}
  };
  template <typename T>
  class D:public B<T>{
  public:
      void callf(){
          f(); // 无法通过编译！
      }
  };

  这是因为编译器知道，B类可能被特化，因此严格的编译器拒绝让D中对f()的调用通过编译。

  template <>
  class B<int>{
  public:
      // B模板类的这个特化版本并没有f()方法
  };

  解决这个问题的方法有三种：11

• 使用this指针
  

  template <typename T>
  class D:public B<T>{
  public:
      void callf(){
          this->f();
      }
  };

• 使用using语句
  

  template <typename T>
  class D:public B<T>{
  public:
      using B<T>::f;
      void callf(){
          f();
      }
  };

• 明确指定调用的函数存在于基类中
  

  template <typename T>
  class D:public B<T>{
  public:
      void callf(){
          B<T>::f();
      }
  };

44.将与参数无关的代码抽离templates

•  非类型模板参数往往引起“代码膨胀”。如

  template <typename T, int size>
  class mat{
  public:
      mat invert(); 
  ...
  };

   就不如：

  template <typename T>
  class mat{
  public:
      mat invert();
  ...
  private:
      int size;
  };