Effective C++读书笔记 第四部分 设计与声明

所谓软件设计，是“令软件做出你希望它做的事情”的步骤和做法，通常以颇为一般性的构想开始，最终变成十足的细节，以允许特殊接口的开发。

条款18：让接口容易被正确使用，不易被误用

理想上，如果客户企图使用某个接口而却没有获得他所预期的行为，这个代码不该通过编译；如果代码通过了编译，它的作为就该是客户所想要的。
     欲开发一个“容易被正确使用，不容易被误用”的接口，首先必须考虑客户可能做出什么样的错误。
     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。

    struct Day
     { 
        explicit Day(int d)        //explicit 避免隐式的转换。
        :val(d) {}
        int val; 
     }; 

对日期进行类似的类型封装，能有效地避免不恰当的日期赋值。
    “除非有好的理由，否则应该尽量令你的类型（定义的类）的行为与内置类型一致”。

    在资源管理方面，也许我们应该“先发制人”，即让函数返回一个资源的指针改为返回一个只能指针。
     例如：
     std::tr1::shared_ptr<Investment> createInvestment();
    这便实质上强迫客户将返回值存储于一个tr1::shared_ptr内，几乎消除了忘记删除底部Investment对象的可能性。
    tr1::shared_ptr提供的某个构造函数接受两个实参：一个是被管理的指针，另一个是引用次数变成0时被调用的“删除器”。但我们自己制定第二个参数，当然这是安全的。但是留给客户，那也许存在危险。
     std::tr1::shared_ptr<Investment>         //tr1::shared_ptr构造函数坚持第一个参数必须是个指针。
                pInv(static_cast<Investment*>(0), getRidOfInvestment); 
    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”。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

C++就像在其它面向对象编程语言一样，当你定义一个新class，也就定义了一个新type。这意味着你并不只是类的设计者，更是类型的设计者。重载函数和操作符、控制内存的分配和归还、定义对象的初始化和终结......全部在你手上。
    设计优秀的类是一项艰巨的工作，因为涉及好的类型是一项艰巨的工作。好的类型有自然的语法，直观的语义，以及一或多个高效实现品。
    设计一个良好的类，或者称作类型，考虑一下设计规范：

• 新类型的对象应该如何被创建和销毁？
• 对象的初始化和对象的赋值该有什么样的差别？
• 新类型的对象如果被passed by value（值传递），意味着什么？
• 什么是新类型的“合法值”？
• 你的新类型需要配合某个继承图系吗？
• 你的新类型需要什么样的转换？
• 什么样的操作符和函数对此新类型而言是合理的？
• 什么样的标准函数应该驳回？
• 谁该取用新类型的成员？
• 什么是新类型的“未声明接口”？
• 你的新类型有多少一般化？
• 你真的需要一个新类型吗？   

    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

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。
    所以在以对象为by value时，可能会调用相应的构造函数（成员对象的构造、基类对象的构造），然后调用对应的析构函数。所以以by value的形式开销还是比较大的。
     如果我们用pass-by-reference-to-const，例如：
     bool validateStudent(const Student& s);     //const，希望别对传入对象进行不恰当的修改；
     这种传递方式效率高得多：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。
    以传引用方式传递参数也可以避免对象切割问题：即当一个派生类对象以传值的方式传递并被视为一个基类对象，基类对象的拷贝构造函数会被调用，而“造成此对象的行为像个派生类对象”的那些特化性质全被切割掉了，仅仅留下了基类对象。这一般不是你想要的。
    所以我们一般的做法应该是这样：内置对象和STL的迭代器和函数对象，我们一般以传值的方式传递，而其它的任何东西都以传引用的方式传递。
    请记住：

• 尽量以pass-by-reference-to-const替代pass-by-value。前者通常比较高效，并可避免切割问题。
• 以上规则并不使用于内置类型，以及STL的迭代器和函数对象。对它们而言，pass-by-value往往比较适当。

 条款21：必须返回对象时，别妄想返回其reference

当我们领悟条款20中传值的开销后，总是避免于少用传值，然而在返回对象时，要格外小心了，因为你可能：传递一些引用或指针指向其实已经不存在的对象。这可不是件好事。
    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？
    函数创建新对象的途径有二：在栈空间和堆空间
     栈上：即在函数内的局部变量。局部变量在函数返回后就没有存在的意义，若还对它“念念不忘”，将带来灾难性后果。所以传引用在栈上不可行。
     堆上：在堆上构造一个对象，并返回。看似可行，也埋下了资源泄漏的危险。谁该对这对象实施delete呢？别把这种对资源的管理寄托完全寄托于用户。所以传引用在堆上不可行。
    可能还有一种想法：把“让返回的引用指向一个被定义于函数内部的静态对象”。出于我们对多线程安全性的疑虑，以及当线程中两个函数对单份对象的处理也可能带来不可测行为。所以静态对象也是不可行的。
    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。
    编译器实现者实行最优化，用以改善产出码的效率却不改变其观察的行为。所以我们还是老老实实的返回一个对象吧。
    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。

条款22：将成员变量声明为private

将成员变量隐藏在函数接口的背后，可以为“所有可能的实现”提供弹性。例如,这可使得成员变量被读或写时轻松通知其它对象、可以验证calss的约束条件以及函数的前提和事后状态、可以在多线程环境中执行同步控制......
     不封装意味不可改变！成员变量的封装性与“成员变量的内容改变时所坏量的代码数量”成反比。
     请记住：

• 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、允许约束条件获得保护，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

 一般我们相当然以为类中的成员函数更具封装性，而实际上并不是那么一回事，因为成员函数不仅可以访问private成员变量，也可以取用private函数、enums、typedefs等等。而非成员非友元函数能实现更大的封装性，因为它只能访问public函数。
    将所有便利函数放在多个头文件内但隶属同一个命名空间，意味客户可以轻松扩展这一组便利函数。需要做的就是添加更多non-member non-friend函数到此命名空间内。
    请记住：

• 宁可拿non-member non-friend函数替代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：若所有参数皆需类型转换，请为此采用non-member函数

通常，令类支持隐式类型转换通常是个糟糕的主意。当然这条规则有其例外，最常见的例外是在建立数值类型时。
     例：
     const Rational operator*(const Rational& rhs) const; 
     如果定义一个有理数类，并实现*操作符为成员函数，如上所示；那么考虑一下调用：
     Rational oneHalf(1, 2); 
     result = oneHalf * 2; // 正确，2被隐式转换为Rational（2，1）
                                     //编译器眼中应该是这样：const Rational temp(2); result = oneHalf * temp; 
     result = 2 * oneHalf; // 错误，2，可不被认为是Rational对象；因此无法调用operator*
    可见，这样并不准确，因为乘法（*）应该满足交换律，不是吗？
    所以，支持混合式算术运算的可行之道应该是：让operator*成为一个non-member函数，允许编译器在每一个实参上执行隐式类型转换：
     class Rational 
    {
        ... // contains no operator* 
    }; 
     const Rational operator*(const Rational& lhs,  Rational& rhs)
    { 
        return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(), 
                                lhs.denominator() * rhs.denominator()); 
    } 
    Rational oneFourth(1, 4); 
     Rational result; 
     result = oneFourth * 2; 
     result = 2 * oneFourth;  //这下两个都工作的很好，通过隐式转换实现
    成员函数的方面是非成员函数，而不是友元函数。
    可以用类中的public接口实现的函数，最好就是非成员函数，而不是采用友元函数。
    请记住：

• 如果你需要为某个函数的所有参数（包括被this指针所指的那个隐喻参数）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

请记住：

• 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。
• 如果你提供一个member swap，也该提供一个non-member swap用来调用前者。对于class（而非templates），也请特化std::swap。
• 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”。
• 为“用户定义类型”进行std templates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。