四設計與宣告

本章將對良好c++介面的設計和宣告作出闡述，對某些最頻繁出現的錯誤提出警告，為class、function和template設計經常遇見的問題作出解答。

請記住

1.好的介面很容易被正確使用，不容易被誤用。

2.促進正確使用的辦法包括介面的一致性，以及與內建型別的行為相容。

3.阻止誤用的辦法包括建立新型別、限制型別的操作、束縛物件值、以及消除客戶的資源管理責任。

4.tr1::shared_ptr支援定製刪除器，這可防範dll問題，可被用來自動解除互斥鎖（見條款14）等等。

設計class是一項艱鉅的工作，因為設計好的type很難。好的type有自然的語法，直觀的語義，以及乙個或多個高效實現品。那麼如何設計乙個高效的classes？

新type的物件如何被建立和銷毀？這會影響到你的class的建構函式和析構函式以及記憶體分配和釋放函式

物件的初始化和物件的賦值該有什麼樣的差別？這會決定你的建構函式和賦值操作符的行為，以及其間的差異，別混淆了「初始化」和「賦值」，這對應不同的函式呼叫。

新type的物件如果被passed by value，意味著什麼？copy建構函式用來定義乙個type的pass-by-value該如何實現。

什麼是新type的「合法值」請妥善考慮你的數值定義集合。

新type需要維護配合某些繼承關係嗎？這會導致你是否受到另乙個類的virtual或non-virtual函式的影響。

新type需要什麼樣的轉換？請留心顯示轉換和隱式轉換。

什麼樣的操作符和函式對新type是合理的這個問題的答案決定你會為你的class宣告哪些函式。其中哪些該是成員函式。

什麼樣的標準應該駁回拒絕？這會讓你思考決定另哪乙個成員為public,哪個為protecetd，哪個為private，還會幫助你思考友元函式的定位和設計。

新type有多麼一般化？追求極致一般化，應該考慮使用模板

真的需要乙個新type嗎？如非必要，勿增實體。

什麼是新type的未宣告介面？

請留意本節涵蓋的class設計主題。

pass-by-value方式會帶來高額的物件構造成本和析構成本。此外，還會在繼承類中造成「切割」現象，當乙個dericed class以pass-by-value方式傳遞並被視為乙個base class物件時，其derived class的特質化性質會被切割掉。

採用pass-by-reference方式應新增關鍵字const保證原有物件不被修改。

在c++編譯器的底層，reference往往以指標實現出來，因此pass-by-reference通常意味真正傳遞的是指標。

reference代表著乙個物件的另乙個名稱，應該確保能找到這個物件的本名，才可使用reference.

請記住

絕不要返回pointer或reference指向乙個local stack物件，或返回reference指向乙個heap-allocated物件，或返回pointer和reference指向乙個local static物件而有可能同時需要多個這樣的物件。條款4已經為「在單執行緒環境中合理返回reference指向乙個local static物件」提供了乙份設計例項。

如果對客戶隱藏成員變數（即封裝成員變數和方法），可以確保class的約束條件總是會得到維護，因為只有成員函式才可以影響它們。如果不隱藏，那麼可以說不封裝意味著不可改變，因為修改public的原始碼是非常複雜的工作，是不可知的大工作量。protected也一樣，可以認為protected不具備封裝性質，它和public都是不可維護的。其實只有兩種訪問許可權，private提供封裝和不提供封裝。

請記住

1.將成員變數宣告為private,這可賦予客戶訪問資料的一致性、可細微劃分訪問控制、允諾約束條件得到保證，並可提供充分的實現彈性。

2.protected並不比public更具封裝性。

越少**能看到資料，則越多的資料可以被封裝。

將所有便利函式放在多個標頭檔案內但隸屬於同乙個命名空間，意味客戶可以輕鬆擴充套件這一組遍歷函式，只需要新增更多的non-mmeber和non-friend函式到此命名空間中去。新函式就像其他舊有的遍歷函式可用且集成為一體，這是class無法提供的另乙個性質，因為class定義是對客戶是不可擴充套件的。因為class不能分割為片段，必須整體定義。

請記住

寧可拿non-member non-friend函式替換member函式，這樣做可增加封裝性，包裹彈性和機能擴充性。

只有當引數被列於引數列內，這個引數才是隱式型別轉換的合格參與者。地位相當於「被呼叫之成員函式所隸屬的那個物件」，如下:

class rational;
rational onehalf(1,2);
result = onehalf * 2; //編譯通過
result = 2 * onehalf; //編譯錯誤
//以函式形式重寫：
result = onehalf.operator*(2); //正確
result = 2.operator*(onehalf); //錯誤

正確宣告為：

class rational;
const rational operator*(const rational& lhs, const rational& rhs) //現在是乙個non-member函式
rational onefourth(1, 4);
rational result;
result = onefourth * 2;
result = 2 * onefourth; //通過編譯

請記住

如果你需要為某個函式的所有引數進行型別轉換，請使用non-member函式

swap的典型實現：

namespace std
}

這個典型對某些型別實現效率不高，比如以pimpl手法設計的class（pimpl是pointer to implemtation）widgetimpl為例：

class widgetimpl;
class widget
...private:
widgetimpl* pimpl; //指標，所指物件含widget資料
}

令widget宣告乙個名為swap的public成員函式做真正的置換工作，然後將std::swap特化，令它呼叫成員函式：

class widget
...}；

namespace std
}

接下來，再此基礎上進行優化，讓使用者呼叫swap時取得較高效的template版本。首先宣告乙個non-member swap函式呼叫 member swap函式，將所有widget的所有相關機能都被置於命名空間widgetstuff內，整個結果看起來便是這樣。

namespace widgetstuff;
...templatevoid swap(widget& a, widget& b)
}

以上，已經討論了default swap,member swap, non-member swap和std::swap特化版本以及對swap函式的呼叫。

請記住

1.當std::swap對某些型別效率不高時，提供乙個swap成員函式，並保證該函式不丟擲異常。

2.如果提供乙個member swap,則也應該提供乙個non-member swap用來呼叫前者，對於classes還應該特殊化std::swap;

3.呼叫swap時應針對std::swap使用using 宣告式，然後直接呼叫swap

4.為「使用者定義型別」進行std template全特化是好的，但不能夠在std內加入新東西。

四 設計與宣告

設計與宣告

設計與宣告

設計與宣告（一）

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