c++ 几点经验

对比于C语言的函数，C++增加了重载（overloaded）、内联（inline）、const和virtual四种新机制。其中重载和内联机制既可用于全局函数也可用于类的成员函数，const与virtual机制仅用于类的成员函数。

 

函数重载(overloaded):    在C++程序中，可以将语义、功能相似的几个函数用同一个名字表示，即函数重载。

C++语言采用重载机制的另一个理由是：类的构造函数需要重载机制。因为C++规定构造函数与类同名构造函数只能有一个名字。如果想用几种不同的方法创建对象该怎么办？别无选择，只能用重载机制来实现。所以类可以有多个同名的构造函数。

    所以只能靠参数而不能靠返回值类型的不同来区分重载函数。编译器根据参数为每个重载函数产生不同的内部标识符。

如果C++程序要调用已经被编译后的C函数，该怎么办？

假设某个C函数的声明如下：

void foo(int x, int y);

该函数被C编译器编译后在库中的名字为_foo，而C++编译器则会产生像_foo_int_int之类的名字用来支持函数重载和类型安全连接。由于编译后的名字不同，C++程序不能直接调用C函数。C++提供了一个C连接交换指定符号extern“C”来解决这个问题。例如：

extern “C”

{

   void foo(int x, int y);

   … // 其它函数

}

或者写成

extern “C”

{

   #include “myheader.h”

   … // 其它C头文件

}

这就告诉C++编译译器，函数foo是个C连接，应该到库中找名字_foo而不是找_foo_int_int。C++编译器开发商已经对C标准库的头文件作了extern“C”处理，所以我们可以用＃include 直接引用这些头文件。

 

注意并不是两个函数的名字相同就能构成重载。全局函数和类的成员函数同名不算重载，因为函数的作用域不同。例如：

    void Print(…);     // 全局函数

    class A

    {…

        void Print(…); // 成员函数

    }

    不论两个Print函数的参数是否不同，如果类的某个成员函数要调用全局函数Print，为了与成员函数Print区别，全局函数被调用时应加‘::’标志。如

    ::Print(…);    // 表示Print是全局函数而非成员函数

 

1)当心隐式类型转换导致重载函数产生二义性

 

   如2个函数，一个参数是int型，另外一个是float，那么function(int ),function(float)，那么function(0.5)就会有二义性，这时必须进行强制转换，如function(float(0.5));

 

2)重载(overload)与覆盖(override)

    成员函数被重载的特征：

（1）相同的范围（在同一个类中）；

（2）函数名字相同；

（3）参数不同；

（4）virtual关键字可有可无。

    覆盖是指派生类函数覆盖基类函数，特征是：

（1）不同的范围（分别位于派生类与基类）；

（2）函数名字相同；

（3）参数相同；

（4）基类函数必须有virtual关键字。

 

函数Base::f(int)与Base::f(float)相互重载，而Base::g(void)被Derived::g(void)覆盖。

 

#include <iostream.h>

    class Base

{

public:

              void f(int x){ cout << "Base::f(int) " << x << endl; }

void f(float x){ cout << "Base::f(float) " << x << endl; }

      virtual void g(void){ cout << "Base::g(void)" << endl;}

};

 

    class Derived : public Base

{

public:

      virtual void g(void){ cout << "Derived::g(void)" << endl;}

};

 

    void main(void)

    {

      Derived  d;

      Base *pb = &d;

      pb->f(42);        // Base::f(int) 42

      pb->f(3.14f);     // Base::f(float) 3.14

      pb->g();          // Derived::g(void)

}

 

 

3)令人迷惑的隐藏规则

    本来仅仅区别重载与覆盖并不算困难，但是C++的隐藏规则使问题复杂性陡然增加。这里“隐藏”是指派生类的函数屏蔽了与其同名的基类函数，规则如下：

（1）如果派生类的函数与基类的函数同名，但是参数不同。此时，不论有无virtual关键字，基类的函数将被隐藏（注意别与重载混淆）。

（2）如果派生类的函数与基类的函数同名，并且参数也相同，但是基类函数没有virtual关键字。此时，基类的函数被隐藏（注意别与覆盖混淆）。

    示例程序8-2-2（a）中：

（1）函数Derived::f(float)覆盖了Base::f(float)。

（2）函数Derived::g(int)隐藏了Base::g(float)，而不是重载。

（3）函数Derived::h(float)隐藏了Base::h(float)，而不是覆盖。

 

#include <iostream.h>

    class Base

{

public:

    virtual void f(float x){ cout << "Base::f(float) " << x << endl; }

void g(float x){ cout << "Base::g(float) " << x << endl; }

            void h(float x){ cout << "Base::h(float) " << x << endl; }

};

    class Derived : public Base

{

public:

    virtual void f(float x){ cout << "Derived::f(float) " << x << endl; }

void g(int x){ cout << "Derived::g(int) " << x << endl; }

            void h(float x){ cout << "Derived::h(float) " << x << endl; }

};

示例8-2-2（a）成员函数的重载、覆盖和隐藏

 

3)运算符重载

 

 

4)宏和inline

 

inline 只有在函数定义时才有效，在函数申明前使用inline，而在定义时，没有使用inline，那么就不是内联函数；

 

 

5）拷贝构造函数和赋值函数

 

 

6)继承与组合

 如果A是基类，B是A的派生类，那么B将继承A的数据和函数。

  【规则10-1-1】如果类A和类B毫不相关，不可以为了使B的功能更多些而让B继承A的功能和属性。不要觉得“白吃白不吃”，让一个好端端的健壮青年无缘无故地吃人参补身体。

【规则10-1-2】若在逻辑上B是A的“一种”（a kind of ），则允许B继承A的功能和属性。例如男人（Man）是人（Human）的一种，男孩（Boy）是男人的一种。那么类Man可以从类Human派生，类Boy可以从类Man派生。

若在逻辑上B是A的“一种”，并且A的所有功能和属性对B而言都有意义，则允许B继承A的功能和属性。

 

【规则10-2-1】若在逻辑上A是B的“一部分”（a part of），则不允许B从A派生，而是要用A和其它东西组合出B。

 

 

 7）使用const提高函数的健壮性

看到const关键字，C++程序员首先想到的可能是const常量。这可不是良好的条件反射。如果只知道用const定义常量，那么相当于把火药仅用于制作鞭炮。const更大的魅力是它可以修饰函数的参数、返回值，甚至函数的定义体。

const是constant的缩写，“恒定不变”的意思。被const修饰的东西都受到强制保护，可以预防意外的变动，能提高程序的健壮性。所以很多C++程序设计书籍建议：“Use const whenever you need”。

 

7.1 用const修饰函数的参数

如果参数作输出用，不论它是什么数据类型，也不论它采用“指针传递”还是“引用传递”，都不能加const修饰，否则该参数将失去输出功能。

const只能修饰输入参数：

u       如果输入参数采用“指针传递”，那么加const修饰可以防止意外地改动该指针，起到保护作用。

例如StringCopy函数：

        void StringCopy(char *strDestination, const char *strSource);

其中strSource是输入参数，strDestination是输出参数。给strSource加上const修饰后，如果函数体内的语句试图改动strSource的内容，编译器将指出错误。

 

u       如果输入参数采用“值传递”，由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数，该输入参数本来就无需保护，所以不要加const修饰。

例如不要将函数void Func1(int x) 写成void Func1(const int x)。同理不要将函数void Func2(A a) 写成void Func2(const A a)。其中A为用户自定义的数据类型。

 

u       对于非内部数据类型的参数而言，象void Func(A a) 这样声明的函数注定效率比较底。因为函数体内将产生A类型的临时对象用于复制参数a，而临时对象的构造、复制、析构过程都将消耗时间。

为了提高效率，可以将函数声明改为void Func(A &a)，因为“引用传递”仅借用一下参数的别名而已，不需要产生临时对象。但是函数void Func(A &a) 存在一个缺点：“引用传递”有可能改变参数a，这是我们不期望的。解决这个问题很容易，加const修饰即可，因此函数最终成为void Func(const A &a)。

以此类推，是否应将void Func(int x) 改写为void Func(const int &x)，以便提高效率？完全没有必要，因为内部数据类型的参数不存在构造、析构的过程，而复制也非常快，“值传递”和“引用传递”的效率几乎相当。

    问题是如此的缠绵，我只好将“const &”修饰输入参数的用法总结一下，如表11-1-1所示。

 

对于非内部数据类型的输入参数，应该将“值传递”的方式改为“const引用传递”，目的是提高效率。例如将void Func(A a) 改为void Func(const A &a)。

 

对于内部数据类型的输入参数，不要将“值传递”的方式改为“const引用传递”。否则既达不到提高效率的目的，又降低了函数的可理解性。例如void Func(int x) 不应该改为void Func(const int &x)。

 

表11-1-1 “const &”修饰输入参数的规则

 

7.2 用const修饰函数的返回值

u       如果给以“指针传递”方式的函数返回值加const修饰，那么函数返回值（即指针）的内容不能被修改，该返回值只能被赋给加const修饰的同类型指针。

例如函数

        const char * GetString(void);

如下语句将出现编译错误：

        char *str = GetString();

正确的用法是

        const char *str = GetString();

 

u       如果函数返回值采用“值传递方式”，由于函数会把返回值复制到外部临时的存储单元中，加const修饰没有任何价值。

    例如不要把函数int GetInt(void) 写成const int GetInt(void)。

    同理不要把函数A GetA(void) 写成const A GetA(void)，其中A为用户自定义的数据类型。

    如果返回值不是内部数据类型，将函数A GetA(void) 改写为const A & GetA(void)的确能提高效率。但此时千万千万要小心，一定要搞清楚函数究竟是想返回一个对象的“拷贝”还是仅返回“别名”就可以了，否则程序会出错。见6.2节“返回值的规则”。

 

u       函数返回值采用“引用传递”的场合并不多，这种方式一般只出现在类的赋值函数中，目的是为了实现链式表达。

例如

    class A

    {…

        A & operate = (const A &other); // 赋值函数

    };

    A a, b, c;      // a, b, c 为A的对象

    …

    a = b = c;          // 正常的链式赋值

    (a = b) = c;        // 不正常的链式赋值，但合法

如果将赋值函数的返回值加const修饰，那么该返回值的内容不允许被改动。上例中，语句 a = b = c仍然正确，但是语句 (a = b) = c 则是非法的。

 

7.3 const成员函数

    任何不会修改数据成员的函数都应该声明为const类型。如果在编写const成员函数时，不慎修改了数据成员，或者调用了其它非const成员函数，编译器将指出错误，这无疑会提高程序的健壮性。

以下程序中，类stack的成员函数GetCount仅用于计数，从逻辑上讲GetCount应当为const函数。编译器将指出GetCount函数中的错误。

    class Stack

{

      public:

        void    Push(int elem);

        int     Pop(void);

        int     GetCount(void)  const;  // const成员函数

      private:

        int     m_num;

        int     m_data[100];

};

 

    int Stack::GetCount(void)  const

{
        ++ m_num;   // 编译错误，企图修改数据成员m_num

    Pop();      // 编译错误，企图调用非const函数

    return m_num;

    }

    const成员函数的声明看起来怪怪的：const关键字只能放在函数声明的尾部，大概是因为其它地方都已经被占用了。