【effective c++读书笔记】【第4章】设计与声明(1)

条款18：让接口容易被正确使用，不容易被误用

1、许多客户端错误可以因为导入新类型而获得预防。在防范“不值得拥有的代码”上，类型系统是你的主要同盟国。

2、预防客户错误的另一个办法是，限制类型内什么事可做，什么事不能做。常见的限制是加上const。

3、除非有好理由，否则应该尽量令你的types的行为与内置types一致。

4、tr1::shared_ptr有一个特别好的性质是：它会自动使用它的“每个指针专属的删除器”，因而消除另一个潜在的客户错误：所谓的“cross-DLL problem”。这个问题发生于“对象在动态连接程序库（DLL）中被new创建，却在另一个DLL内被delete销毁”。在许多平台上，这一类“跨DLL之new/delete成对运用”会导致运行期错误。tr1::shared_ptr没有这个问题，因为它缺省的删除器是来自“tr1::shared_ptr诞生所在的那个DLL”的delete。

请记住：

• 好的接口很容易被正确使用，不容易被误用。你应该在你的所有接口中努力达成这些性质。
• “促进正确使用”的办法包括接口的一致性，以及与内置类型的行为兼容。
• “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。
• tr1::shared_ptr支持定制删除器。这可防范DLL问题，可被用来自动解除互斥量等等。   
  

条款19：设计class犹如设计type

1、新type的对象应该如何被创建和销毁？考虑构造函数和析构函数以及内存分配函数和释放函数的设计。

2、对象的初始化和对象的赋值该有什么样的差别？考虑构造函数和赋值操作符的行为及其间的差异。

3、新type的对象如果被passedby value（以值传递），意味着什么？

4、什么是新type 的“合法值”？考虑成员函数必须进行错误检查工作。

5、你的新type需要配合某个继承图系(inheritancegraph)吗？如果你的class是从别的基类继承下来的，那么会受到基类的束缚。反之，如果你允许其他classes继承你的class，会影响你声明的函数尤其是析构函数是否是virtual。

6、你的新type需要什么样的转换？显式转换或隐式转换

7、什么样的操作符和函数对此新type而言是合理的？

8、什么样的标准函数应该驳回？

9、谁该取用新type的成员？成员是public,private, protected还是friend?

10、什么是新type的“未声明接口”(undeclared interface)?

11、你的新type有多么一般化？class template

12、你真的需要一个新type吗？

请记住：

• Class的设计就是type的设计。在定义一个新的type之前，请确定你已经考虑过本条款覆盖的所有讨论主题。  

条款20：宁以pass-by-reference-to-const替代psss-by-value

1、缺省情况下C++以by value方式传递对象至函数。除非你另外指定，否则函数参数都是以实际实参的副本为初值，而调用端所获得的亦是返回值的一个副本。这些副本由对象的拷贝构造函数产生，这可能使得pass by value成为昂贵的操作。

例子：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person{
public:
	Person(){ cout << "Person()" << endl; }
	Person(const Person& p):name(p.name),address(p.address){//显式定义，为了说明
		cout << "Person copy construct" << endl;
	}
	~Person(){ cout << "~Person()" << endl; }
private:
	string name;
	string address;
};
class Student:public Person{
public:
	Student(){ cout << "Student()" << endl; }
	Student(const Student& s) :Person(s), schoolName(s.schoolName), schoolAddress(s.schoolAddress){//显式定义，为了说明
		cout << "Student copy construct" << endl;
	}
	~Student(){ cout << "~Student()" << endl; }
private:
	string schoolName;
	string schoolAddress;
};
bool validateStudent(Student s){
	return true;
}
int main(){
	Student s;
	cout << "------------------" << endl;
	bool  b = validateStudent(s);

	system("pause");
	return 0;
}

运行结果：

说明：从运行结果我们可以对validateStudent函数的参数的传递成本是“一次Student拷贝构造函数调用和一次Student析构函数调用”。其实远不止这些，因为上述两个类都含有两个string，他们也相应的调用拷贝构造函数，就是说四次string拷贝构造动作，还有四次析构函数。所以最终结果是以by value方式传递一个Student对象会导致一次Student拷贝构造函数、一次Person拷贝构造函数、四次string拷贝构造函数。当函数内的那个Student副本被销毁时，都要调用对应的析构函数。因此，以by value方式传递一个Student对象总体成本是“六次构造函数和六次析构函数”。

避免构造和析构的方法，就是pass by reference-to-const。

只要把上面的例子的validateStudent函数的参数改为constStudent&即可。

bool validateStudent(const Student& s){
	return true;
}

运行结果：

说明：这种传递方式的效率高得多：没有任何构造函数或析构函数被调用，因为没有任何新对象被创建。将它声明为const是必要的，防止传入的Student对象被改变。

2、以by reference方式传递参数也可避免切割问题。如果窥视c++编译器的底层，references往往以指针实现出来，因此pass by reference通常意味着这真正传递的是指针。对内置类型而言，pass by value或pass by reference-to-const时，选择pass by value并非没有道理。这个忠告也适用于STL的迭代器和函数对象，因为习惯上它们都被设计为pass by value。

切割问题例子：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

class Window{
public:
	virtual void display()const{
		cout << "window display()" << endl;
	}
};
class WindowWithScrollBars :public Window{
public:
	virtual void WindowWithScrollBars::display() const{
		cout << "WindowWithScrollBars display()" << endl;
	}
};
void pintNaandWind(Window w){
	w.display();
}

int main(){
	WindowWithScrollBars wwsb;
	pintNaandWind(wwsb);

	system("pause");
	return 0;
}

运行结果：

说明：从运行结果可以看出，我们得到的是Window的display()，而我们本想得到WindowWithScrollBars的display()。它调用的是window对象的display()，而不是子类的，因为pintNaandWind中的参数传递是by value，WindowWithScrollBars的所有特化信息都会被切除。解决办法是 pass by reference-to-const。

void pintNaandWind(Window& w){
	w.display();
}

运行结果：

请记住:

• 尽量以pass-by-reference-to-const替换pass-by-value.前者通常比较高效,并可避免切割问题(slicingproblem)。
• 以上规则并不适合与内置类型,以及STL的迭代器和函数对象.对它们而言,pass-by-value往往比较适合。

条款21：必须返回对象时，别妄想返回其reference

1、所谓reference只是个名称，代表某个既有对象。任何时候看到一个reference声明式，你都应该立刻问自己，它的另一个名称是什么？因为它一定是某物的另一个名称。

2、函数创建新对象的途径有二：在栈空间或在堆空间创建。

3、在栈空间创建对象例子

class Rational{
public:
	Rational(int numerator, int denominator);
	...
private:
	int n, d;
	friend const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);
};
const Rational& operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs){
	Rational result(lhs.n * rhs.n, lhs.d * rhs.d);
	return result;
}

在栈空间创建：即定义一个局部变量。局部变量在函数退出前就被销毁了，若还有引用指向该局部变量，将产生“无定义行为”的后果，所以传引用在栈上不可行。

4、在堆空间创建对象例子：

const Rational& operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs){
	Rational* result = new Rational(lhs.n * rhs.n, lhs.d * rhs.d);
	return result;
}

在堆上构造一个对象，并返回reference指向它。会出现问题：谁该对着被你new出来的对象实施delete呢？还有一个问题：如果有计算：Rational result = x*y*z,其中x、y、z都是Rational类型的对象，此时就会产生内存泄露的问题。因为同一语句内调用了两次operator*，因而使用两次new，也就需要两次delete，但却没有合理的办法让operator*使用者进行那些delete调用，因为没有办法取得operator*返回的references背后隐藏的那个指针。

5、有一种办法可以避免任何构造函数被调用：“让operator*返回的reference指向一个被定义于函数内部的static Rational对象”。造成对多线程安全性的疑虑。还会出现以下问题：

bool operator==(const Rational& lhs, const Rational& rhs);
Rational a, b, c, d;
if ((a * b) == (b * c)){
	...
}else{
	...
}

上述代码中(a * b) == (b * c)永远为真。因为两次operator*调用确实改变了static Rational对象值，但由于他们返回的都是reference，因此调用端看到的永远是static Rational对象的现值。

6、一个“必须返回新对象”的函数的正确写法是：就让那个函数返回一个新对象。

请记住：

• 绝不要返回pointer或reference指向一个local stack对象，或返回reference指向一个heap-allocated对象，或返回pointer或reference指向一个local static对象而有可能同时需要多个这样的对象。