《Effective C++》读书笔记（三）

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-08-08 14:57 193阅读 0赞

# 五.实现 #

## 26.尽可能延后变量定义式出现的时间： ##

a) 只有真的要用这个变量了，才进行定义。防止不必要的定义造成浪费。

b) 如果可以通过copy构造函数构造就能省去对象默认构造并赋值的浪费。

c) 关于循环内使用一个对象，定义在循环外还是循环内的问题，这个本人纠结了好久。现在终于有相对明确的答案了：

定义在循环外需要：1个构造函数，1个析构函数，n个赋值操作。

定义在循环内需要：n个构造函数，n个析构函数。

定义在循环外的话，会造成作用域污染。所以除非明确知道一组赋值操作比构造和析构操作效率高，或者效率高度敏感时，尽量还是讲变量定义在循环内。

## 27.尽量少做转型动作： ##

a) C++提供了四种类型转换运算符，是时候放弃C语言那种单一的类型转换运算符了。一是容易辨识，而是四种类型各有各的用处，更加好把控。

b) 虽然转型很方便，但是很容易出错，而且会有很大的性能损失。所以，能不转型就不转型。比如管理各种对象时，保存对象的基类指针。但是调用时，想使用子类的方法，那么第一种是转型，但是不推荐。第二种是将基类包含各种对象的需要的虚函数，然后通过多态调用。第三种最直接，建立多个对象管理的数据结构，根据不同对象进行不同调用，没有转型，效率最高。

c) 如果必须要转型，可以将转型隐藏在某个函数背后，客户调用该函数，而不需要将转型放到自己的代码内。

## 28.避免返回handles指向对象内部成分： ##

a) 这一条也比较好理解，所谓handles其实就是指针或者引用或者迭代器。我们把对象的属性封装起来，但是有时候为了某些功能，有时候会需要对象内部的属性，这时候就有可能有危险了。

b) 有时候我们希望返回的东西不被更改，那么就在函数后面加个const，但是，返回的如果是handle的话，这个const并不能保证handle指向的对象被改变。所以返回handle严重破坏了封装性。

c) 第三个危险的地方就是，如果我们返回了handle的话，当对象被销毁，而handle还在使用的话，那么程序就等着崩吧。

## 29.为“异常安全”而努力是值得的： ##

异常处理说实话除了学习的时候写过小的例子，真正在写东西的时候貌似木有用过。不过这里所说的并非全都是所谓的try和catch，而是我们为了保证程序在出问题的时候仍然能够正常运行的代码，这些都是为了异常安全而做的。

a) 有异常安全的代码具有下面的特性：在异常抛出的时候，第一是不泄露任何资源，比如有了异常，锁住的互斥锁没有被释放，那就永久锁住了。第二是不允许数据被破坏，比如先释放了原本对象的资源，而新资源申请失败，那就完蛋鸟。

b) 关于第一种不泄露资源的，那就是之前写的资源管理类，出作用域自动释放，可以达到作用，即使崩了，出了作用域，也会进行释放。

c) 关于异常安全有三种保证：第一个是基本保证，保证如果失败，还是可以运行，使用默认的状态，但是还是失败了。第二个是强烈保证，如果失败了，保证恢复到调用函数之前的状态。第三个是不抛异常保证，这个要求最高，需要把能够处理的东西都在函数内部处理掉。

d) 关于第二种保证，通常使用copyand swap来保证。比如换掉一个资源，那么先申请一个临时的指针，在这个临时的指针上new一个对象，成功之后，才将原来的对象销毁，然后将这个临时指针所指的对象赋值给原来的指针。

f) 函数提供的异常安全保证，通常只等于其所调用的各个函数中的异常安全保证中最低的。

## 30.透彻了解inline的里里外外： ##

a) inline是个好东西，看起来像函数，动作也和函数一样，比宏好得多，但是调用它又不需要承受函数调用的开销。合理使用inline可以大大的进行性能优化，而这些优化都是编译器帮我们做的。

b) 但是inline也有坏处，第一，inline的实现是将函数本体替换掉函数调用，直接将代码拷贝过去，每一个调用都会有一份函数的拷贝，这样肯定会导致程序体积增大。第二，inline函数无法随着程序库的升级而升级，因为inline函数会被编译到程序本体中，一旦inline函数内部改变了，那么所有使用该函数的程序都需要重新编译；而如果不是inline的话，客户只需要重新连接就好，如果是动态链接，那么函数甚至可以不知不觉的升级。第三，inline函数不容易调试，有的编译器会为了方便调试，在debug版时不进行inline。

c) inline只是一个命令，函数会不会被inline最终还是编译器决定的。如果函数太复杂（比如有循环或者递归），编译器拒绝Inline，而且有virtual的函数也是拒绝的（因为virtual调用什么是运行时决定的，而inline是编译时决定的，不确定会调用什么，那么编译的时候就拒绝inline）。而且调用函数的方式也会决定函数是否会被inline，比如函数是Inline的，但是使用一个函数指针来调用的话，就不会inline了。

d) 怎样写一个inline函数呢？两种方式，第一种是隐喻版的，即在类的定义式中写函数体的话，那么这个函数会被inline，一般为成员函数，但是友元函数也可以。第二种就是显式声明inline，在函数声明前面加上inline。

e) 到底什么时候该用inline？在程序代码很短小，被频繁调用时才设定为inline。

## 31.将文件间的编译依存关系降到最低： ##

这点最大的影响就是编译的速度，当然，影响编译速度的原因是耦合度，如果耦合越大，那么不但编译变慢了，修改一下也是灾难性的。

a) 一种原因是我们只要用到一个变量，发现他是未声明的，就把它的定义的头文件\#include进来了，其实有时候是没有必要非得要引入头文件的，比如简单的使用一个对象的指针或者引用时，不调用对象的特有方法，那么，完全可以直接在使用对象的文件前面加上一个该类的声明即可。所以，我们能用指针或者引用的时候，就尽量要使用指针和引用。

b) 但是只是用指针和引用也不行，要调用对象方法的话就必须要有定义对象的方法，所以这时候就是一条经典登场的时候了：“针对接口编程，而不是针对实现编程”。当要实现一系列方法的时候，可以先定义一个接口，接口中可以都是纯虚函数，然后实现类继承接口，调用的时候，通过多态进行调用。修改的时候，只需要修改实现的文件即可，只要给客户端的接口不修改的话，客户端完全不需要修改和编译的。

# 六.继承与面向对象设计 #

## 32.确定你的public继承塑模出is-a关系： ##

继承是个好东东，刚开始学C++的时候感觉想出继承这个点子的人简直是个天才，然后就各种想把能从基类继承的东西都继承过来，最后整个程序框架就是一大颗继承树。不过，随着学习C++渐渐深入了一点点，渐渐发现，继承并不是那么好，is-a关系有时候远远没有has-a来得灵活。

a) 使用public继承，必须明确一点！！！非常重要的一点B继承了A，那么，B就是A的一种特例，A能干的，B必须能干。但是反过来，B能干的，A却不一定能干。

b) 这种关系听起来感觉很正常，但是有时候is-a却并不能很好的帮我们解决问题。比如，基类是鸟，有一个fly的方法，但是子类企鹅的话，却不会飞。所以，什么时候，针对那种情况使用public继承显得尤为重要。

c) 面向对象设计中的常见的几种关系：is-a，has-a，is-implemented-in-terms-of。即是一个，有一个，实现一个接口。灵活运用这几种关系，才能写出便于维护和运行良好的代码。

## 33.避免遮掩继承得来的名称： ##

这一条主要其实主要是命名空间的问题。

a) 继承的话，子类的命名空间是嵌套在父类的命名空间中的。根据local命名空间会屏蔽上一层命名空间的规律，如果子类有和父类相同的函数名，子类的是会覆盖掉父类的函数的。注意！！！只要是同名的就会被屏蔽掉，不要妄想什么父类的有函数重载，子类只是盖掉了一个，还可以调用参数不一样的。是全被屏蔽掉了，如果还掉重载的，编译时会报错。

b) 上面的那条，对于virtual或者non-virtual都适用。如果直接用子类调用函数的话，那么调用的都是子类的函数，父类的是会被屏蔽掉的。如果使用父类指针或者引用来调用子类对象的话，会触发多态，这时，virtual版本的会调用子类特有的内容，而non-virtual版本的则会仍然调用父类的内容。

c) 如果必须要用父类的函数的话，不想被子类盖掉，可以在子类实现中加上using 父类：：函数名的声明，显示引入父类的命名空间。也使用转交函数，就是一个inline函数，内部为父类：：父类函数（）调用。

## 34.区分接口继承和实现继承： ##

当一个类称为Base类的时候，我们public继承它，就获得了其中的各种接口和方法。但是，这种实现是有不同的，关键就在于一个virtual！

a) 如果继承的东东是个purevirtual的，那么，我么就只继承了接口。我们在子类必须重新实现这个接口，否则会在编译的时候报错。但是，我们竟然也可以在基类中实现一个纯虚函数的实现，当然，调用这个实现的唯一途径是通过类名：：函数来调用。

b) 第二种继承的话，继承的东东是个virtual的，但是不是pure的。就是说自带一份实现的virtual函数，如果继承的话，我们不写子类的实现，是不会报错的，调用的时候默认调用基类的函数，当有自己的实现时，才调用子类的函数。这样方便了一些，但是容易出现忘记实现自己的函数时，造成我们不想看到的情况。

c) 第三种继承的话，就是继承的东东是一个非virtual的，这种继承就是强制我们在继承接口的同时，继承实现。这时，我们就不应该再去覆写这个函数了。

d) 简单总结下就是pure-virtual继承接口。Impure-virtual继承接口和默认实现，non-virtual继承接口以及实现。

## 35.考虑virtual函数以外的其他选择： ##

这条赶脚有点儿高大上，不是太理解，不过感觉大致说的就是设计模式中的策略模式。

a) 虚函数可能有各种问题，所以一种流派比较极端，就是不直接使用虚函数，而是将虚函数设置为private的，然后用非虚函数调用这个函数。这种做法保证了在调用之前和之后可以进行相关的处理。比如验证，log，或者互斥锁等等。

b) 第二种方式就是使用函数指针类型的策略模式代替virtual函数。对象进行相关操作是一个函数指针，这个函数我们可以自己定义。但是由于是非成员函数的话，访问不到成员对象内容，可以添加friend修饰，不过可能会破坏封装性。

c) 更好的方法是使用函数对象，参数设定为this指针，就可以根据不同的对象来进行操作了。还可以使用std::bind这个高大上的东东进行绑定。

d) 更加易扩展的就是，函数对象中的函数是virtual的，然后就可以继承这个函数对象，增加新的功能。

## 36.绝不重定义继承而来的non-virtual函数： ##

这条很简单，记住就好。来看看为什么。

a) 如果是virtual函数的话，会进行动态绑定，那么不管你用的是基类指针还是派生类指针，都会调用派生类的函数（如果有的话）。

b) 而如果不是virtual函数的话，进行的是静态绑定。调用什么函数，最终就看你用的是什么的指针，如果是基类的指针，就调基类函数；如果是子类指针，就调子类函数。所以如果重定义了一个non-virtual函数，就会覆盖基类的函数，造成调用行为不确定的后果。

## 37.绝不重定义继承而来的缺省参数值： ##

a) 先看一下静态绑定和动态绑定。静态类型是对象被声明时所处的类型，比如，shape\* s = new circle()，这时候，静态类型就是shape。不论s指向什么，它们静态类型都是声明的类型，即shape\*。而动态类型是指目前所指的对象类型（或者引用），这个类型是可以切换的，通过赋值操作就可以切换动态类型。比如shape\* s = new circle()，此时动态类型就是circle。而如果s =&rectangle; 此时s动态类型就变成了rectangle\*。

b) virtual函数通过动态类型绑定来确定调用哪个函数。But!缺省参数的机制是根据静态绑定来的，不会根据动态绑定来确定缺省参数。所以，如果要在virtual函数中使用缺省参数，那就出了大麻烦了，我们虽然在派生类中定义了缺省参数，但是这个缺省参数却是取自静态类型，即基类定义的缺省参数。如果两个不一样，那么就麻烦大了。即使保证一样，那麻烦更大，如果修改了基类的缺省参数，忘了修改所有派生类中的某个缺省参数，那很难发现这个奇葩的错误。

c) 那么干脆就不要在virtual函数中定义缺省参数了，换一种方式，即上一条中的，用一个non-virtual函数来封装virtual函数，然后在这个non-virtual函数中给出缺省参数，调用virtual函数就可以避免上面的那种情况。

## 38.通过复合塑模出has-a或者“根据某物实现出”的关系： ##

a) 注意复合关系是has-a关系，而普通的public继承的话是is-a关系。两者有着本质的区别。这一点还算比较好区分。

b) 在应用领域，复合意味着has-a关系。而在实现领域，复合意味着is-implemented-in-terms-of关系。

## 39.明智而又审慎地使用private继承： ##

之前从来没考虑过private继承…这次看一下。

a) private继承的特性：第一，private并没有is-a的特性。换句话说，使用基类指针指向子类对象时，并不会发生动态绑定，第二，private继承而来的东西，到子类中都会变成private的，不管其在基类中是不是private或者public。

b) private继承的特性决定了其只是继承实现部分，而不继承接口部分。

c) private继承可以有is-implemented-in-terms-of的效果，但是，除非特殊情况（empty base class）最好还是使用聚合来实现这种效果。

##    40.明智而又审慎地使用多重继承： ##

多重继承，有人感觉这个是个天才的发明，而有人确认为是个糟糕的发明，不过不管怎么样，多重继承都为我们提供了一种解决问题的手段。

a) 多重继承可能导致子类同时继承不同基类的同名函数，当调用这个函数时，会发生歧义。比如Base1和Base2都有Func这样一个函数，Derived通过public继承了Base，那么，调用Func的时候，就不知道是哪个里面的Func了。偶们可以像这样derived.Base1::Func();来明确指出调用哪个函数。

b) 但是，万一两个基类都继承了同一个基类的话，就会出现传说中的菱形继承。这个更加的麻烦！这种情况一般最好的解决方案就是让最上面的基类成为virtual函数。但是virtual是有代价的，会增加大小，速度，初始化复杂度。所以pure-virtual可能更好。

c) 一种方式可以考虑使用public继承和private继承同时使用。Public继承接口相关内容，private继承内部实现相关内容。

d) 多重继承可以被使用单一继承的方案替代，而且使用单一继承避免很多不必要的麻烦。不过有时候，多重继承确实是最好的方案，所以不要害怕使用，只是在使用的时候要多考虑考虑就好啦！