Effective C++笔记：设计与声明

条款18：让接口容易被正确使用，不易被误用

1，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。

2，“促进正使用”的办法包括接口的一致性，以及与内置类型的行为兼容。

3，“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。

4，shared_ptr支持定制型删除器。这可以防范DLL问题，可以用来自动解除互斥锁。

条款19：设计class犹如设计type

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如何设计你的类：

1，新type的对象应该如何创建和销毁？

影响到的设计函数：构造函数、析构函数以有内存分配函数和释放函数（operator new,operator new[],operator delete,operator delete []）。

2，对象初始化和对象的赋值有什么样的差别？

取决于构造函数和赋值操作符的行为。

3，新type对象如果被passed-by-value，意味着什么？

拷贝构造函数用来定义一个type的pass-by-value该如果实现。

4，什么是新type的“合法值”？

构造函数必须进行有效的检测。

5，你的新type需要配合某个继承图系吗？

如果继承自其他的类，要受到其他类的束缚，注意virtual和no-virtual的影响。如果有其他类继承这个类，那么需要考虑是否要把析构函数设计为virtual函数。

6，你的新type需要什么样的转换？

如要希望其他类型能转换为你所设计的type类型，则需要对应的non-explicit构造函数存在。如果需要你把设计的type可以转换为其他类型，则需要定义类型转换函数operator T。

7，什么样的操作和函数对此新type而言是合理的。

取决于你为你的class声明哪些函数。其中有些可能是成员函数，有些则不是。

8，什么样的标准使函数应该驳回？

那些正是你必须声明为private者。

9，谁该取用新type的成员？

这个提问帮组你决定哪个成员为public，哪个为protected，哪个为private。它也帮助你决定哪一个class或function应该是友元，以及将它们嵌套于另一个之内是否合理。

10，你的新type有多么一般化？

如果你定义的是一整个types，是否应该定义一个新的class template 。

11，什么是新type的“未声明接口”？

12，你真的需要一个新type吗

如果只是定义新的derived class以便为既有的类添加机能，那么说不定单纯定义一个或多个非成员函数或模板，更能够达到目标。

条款20：宁以pass-by-reference-to-const替换pass-by-value

pass-by-value会造成较多的构造函数与析构函数的开销，并且在将派生类传递给基类接口的时候会发生类的切割问题。

上面的规则并不适用于内置类型，以及STL的迭代器和函数对象。对它们而言，pass-by-vaule往往比较适当。

条款21：必须返回对象时，别妄想返回其引用

绝对不要返回point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point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。

我们来考虑一个有理数的类以及为它定义一个有理数想乘的友元：

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class Rational{
public:
    Rational(int numerator = 0, int denominator = 1);
private:
    int n, d;
    friend const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);
};

现在我们来设计这个友元函数，它的功能是返回两个Rational对象的乘积，我们有3种方案：

// 方案一
const Rational& operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
    Rational result(lhs.n*rhs.n, lhs.d*rhs.d);
    return result;
}

这个函数返回了result的引用，但是result是一个local对象，调用函数结束时，该对象会被销毁，而它的引用也就毫无意义指向了未定义的对象。

// 方案二
const Rational& operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
    Rational* result=new Rational(lhs.n*rhs.n, lhs.d*rhs.d);
    return *result;
}

方案中result并不是一个local对象，而是一个从heap中动态分配得到的对象的指针，那么这样的问题是谁来负责delete这个指针呢，假如有这样的表达式：

Rational w, x, y, z;
w = x*y*z;

这面的表达式其实调用了两次operator*操作，也就是创建了两次动态内存区域，但是没有办法取得它们的指针。

// 方案三
const Rational& operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
    static Rational result;
    result = Rational(lhs.n*rhs.n, lhs.d*rhs.d);
    return result;
}

这次是通过static对象使得result脱离函数后依然存在，但是就像所有的static对象设计一样，这一个也立刻造成我们对多线程安全性的疑虑。而且如果有下面的代码：

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

上面代码里的if后的条件总是成立的，因为a*b返回的一个static对象的引用，而c*d返回的是同一个static对象的引用，所以永远相等。

所以，我们最终的选择是通过pass-by-value来返回新的对象。

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

条款22：将成员变量声明为private

首先是代码的一致性（调用public成员时不用考虑是成员还是函数）。

其次封装性，都写成函数进行访问可以提供以后修改访问方法的可能性，而不影响使用方法。另外，public影响的是所有使用者，而protected影响的是所有继承者，都影响巨大，所以都不建议声明成员变量。

切记将成员变量声明为private。这可赋予客户访问数据的一致性、可细微划分访问控制、允诺条件获得保证，并提供class作者以充分的实现弹性。

protected并不比public更具封装性。

条款23：宁以non-member、non-friend替换member函数

想像有个class用来表示网页浏览器。这样的class可能提供的众多函数中，有一个用来清除下载元素的高速缓冲区(cache of downloaded elements)、清除访问过的URLs的历史记录、以及移除系统中所有的cookies。

class WebBrowse
{
public:
    void clearCache();
    void clearHistroy();
    void removeCookies();
};

许多用户想一个函数来执行整个动作，因些WebBrowse也提供这样一个函数：

class WebBrowse
{
public:
    //...
    void clearEverything();//依次调用clearCache(),clearHistory(),removeCookies()
};

当然这个功能也可以由一个non-member函数来完成：

void clearEverything(WebBrowse& wb)
{
    wb.clearCache();
    wb.clearHistory();
    wb.removeCookies();
}

那么哪一个比较好呢？

根据面向对象守则要求，数据以及操作的那些函数应该捆绑在一块，这意味着member函数是较好的选择。不幸的是这个建议不正确。面向对象要求数据应该尽可能被封装。

member函数带来的封闭性比non-member函数低，因为它并不增加“能够访问class内之private成份”的函数数量。

此外，提供non-member函数可以允许对WebBrowse相关机能能有较大的包裹弹性，而那最终导致较低的编译相依度，增加WebBrowse的可延伸性。

如果我们把WebBrowse相关的功能设计为non-member函数，那么可以将其功能相关的函数的声明单独放在一个头文件中，然后在一个命名空间下。这时候如果我们相扩展相关的这些功能，只需要像其他功能函数一样把声明入在头文件里即可。

而这种切割方式并不适用于class成员函数，因为一个class必须整体定义，不能被切割为片断。

请记住

宁可拿non-member non-friend函数替换member函数。这样做可以增加封装性、包裹弹性和机能扩充性。

条款24：若所有参数皆需要类型转换，请为些采用non-member函数

当我们为一个有理数类的设计一个乘法操作符的重载函数，如果我们把它作为类的成员：

class Rational
{
public:
    //...
    const Rational operator*(const Rational &lhs);
};

当我们尝试混合算术的时候，你会发现只有一半行得通：

Rational result, oneHalf;
result = oneHalf * 2;
result = 2 * oneHalf;

上面第二个赋值语句是错误的，因为它等价于result=2.operator*(oneHalf),这显然是错误的。

而第2条语句等价于result=oneHalf.operator(2),它可以执行成功是因为2发生了隐式类型转换，因为Rational有一个non-explicit的接受int形参的构造函数。

所以，如果我们想执行上面的操作，我们需要将这个重载函数设计为non-member函数。

const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);

如果你需要为某个函数的所有参数（包括被this指针所指向的那个隐喻参数）进行类型转换，那么这个函数必须是个non-member。

条款25：考虑写出一个不抛异常的swap函数

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1，当std::swap对你的类型效率不高时，提供一个swap成员函数，并确定这个函数不抛出异常。

2，如果你提供一个member swap，也该提供一个non-member swap来调用前者，对于classes（而非templates），也请特化std::swap。

3，调用swap时应针对std::swap使用using声明式，然后调用swap并且不带任何“命名空间资格修饰”。

4，为“用户定义类型”进行std template全特化是好的，但千万不要尝试在std内加入某些对std而言全新的东西。