读书笔记：Effective C++ 炒冷饭 - Item 38&39 “有一个” & 小心使用私有继承

读书笔记：Effective C++ 炒冷饭 - Item 38&39 “有一个” & 小心使用私有继承

[原创文章欢迎转载，但请保留作者信息]
Justin 于 2010-02-23

这次的笔记标题比较烂，差点害得自己没有心情再写下去。
当然ITEM38其实也没什么需要多记的，ITEM32中说到了“是一个”的模型，这里要回顾的是“有一个”的模型。(原文中有两种说法，has a和implement in terms of，然而个人窃以为意思其实差不多，在笔记里就不钻牛角尖了……)
在“是一个”模型不适用于构建一个类或是一种关系的时候，可以考虑“有一个”。大师给的例子应该是被举例举烂了的：一个人“有一个”地址，“有一个”电话号码，诸如此类。
与“是一个”不同，“有一个”模型不能用公有继承实现，而是以类成员的方式构造的，这个道理也很浅显：类与其成员之间的关系本来就是“有一个”。

到了第39条军规，讲的是和私有继承有关的事情。
公有继承中的子类对象是可以被转换为它的父类对象的(“是一个”的关系)，而私有继承中这种转换是不成立的。
另外一点，私有继承中父类的所有公有和保护成员(public和protected)到了子类中，都变成了私有成员。

因为上面的特性，私有继承并不满足“是一个”模型的需要。更可怜的是，私有继承并不能代表一种设计思路(公有继承代表了“是一个”的模型设计)，而仅仅是“有一个”模型的一种实现手段(私有继承过来的所有成员都是私有的，从这个角度来说它就只是“实现”)。
另一种手段大师在Item38中有提过，就是用类成员的方式来构造，名曰composition。
既然两者都能实现“有一个”模型，那么如何选择呢？能用composition就用composition，必需私有继承的时候方才私有继承。

比如我们有个AClass：

class  AClass{
public :
    virtual   void  Interface_1( /* .. */ );

};

以下为私有继承：

class  BClass :  private  AClass{
private :
    virtual   void  Interface_1( /* .. */ );
// ..
};

而下面的composition可以达到一样甚至更好的效果：

class  AnotherAClass:  public  AClass{
public :
    virtual   void  Interface_1( /* .. */ );
// ..
};

class  DClass{
private :
   AnotherAClass *  a;
// ..
};

【以上代码纯粹是对大师例程的简陋抄袭，大师见谅……】
BClass和DClass都实现了“有一个”，但相比之下还是能分辨出长短：

• DClass中的AnotherAClass是私有成员，除了它自己没有人能够访问修改；而私有继承的BClass不能保证其“拥有”的AClass实现部分不会被第三者修改，即使是私有继承来的。(为什么这么说？看下去……)
  BClass私有继承了AClass，相当于它“有了一个”AClass可以用，可以玩。AClass中的公有/保护成员都变成了BClass的人，但是在享受使用这些成员的同时，BClass还要承担提供这些成员给别人服务的义务。
  ITEM35中曾经提到：虚拟函数机制和公有/私有/保护体制是没有任何关系的。因此在例子中的Interface_1有可能在以下的情况中被替代然后“调用”：
• 一个CClass公有继承了BClass
• CClass定义了自己的Interface_1版本
• 有一个BClass的指针，指向一个CClass的对象，某个操作中调用了Interface_1(CClass的实现版本)
  
这时候BClass可能要有意见了：它的作者并没有打算让它的继承者修改BClass版本的Interface_1，但事实是CClass违背了它的意志！
很曲折哈？希望我下次读的时候还能看懂@#￥%

• DClass由于只是定义了一个指向AnotherAClass的指针，那么在定义DClass的文件中就不需要include AClass或AnotherAClass的头文件。于是就避免了编译依赖(compilation dependecies)
  而BClass因为是继承了AClass，在BClass的文件中就需要加上AClass的头文件，也就不可避免的产生了编译时的依赖。

由此看来，绝大部分情况下，组合方式(composition)是要优于私有继承的。之所以说“绝大部分”，是因为大师说了：
对于EBO(Empty Base Optimization)的情况，私有继承就显现出了它的优势。
所谓EBO就是这样的一种情况，有一种特殊的类，它没有非静态数据成员(non-static data member)，也没有虚函数(于是不会需要空间存储虚表)。
所以这样的一种类其实不占用任何空间，不过因为C++不允许0字节的对象存在，而且很多编译器都会添加额外的空间来实现字节对齐，于是这种特殊的类的实际大小应该是1个char对象的大小。
在这种类中，往往会有很多typedef，enum，静态数据成员或者是非虚函数。所以他们还是有价值的。
需要在“有一个”关系中利用这种类的时候，如果采用composition，那么根据上面的结论，就需要付出额外的空间来“存放”这个本来不占空间的类。
然而如果是私有继承呢，就可以避免这种情况。
(最后是我的想法：这么精打细算……现在貌似很少人会用到这个EBO了吧？如果真的需要，就再回到原书中看看例子吧。)