Effective cpp 读书笔记7

继承与面向对象设计

32.确定你的public继承塑模出is-a关系

1. “public继承”以为is-a。适用于base classes身上的每件事一定也适用于derived classes身上，因为每个derived class对象也都是base class对象

   • 这一条意思是，注意你在base class定义的函数，因为公共继承是is-a的关系，但是这种关系是具体问题具体分析的，不要用常识去理解

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33.避免遮掩继承而来的名称

1. derived classes内的名称会遮掩base classes的名称。在public继承下从来没有人希望如此

2. 为了让被遮掩的名称重见天日，可使用using声明式或转交函数

   • 继承体系内存在函数遮掩。这种遮掩很奇怪，只要函数名重复，不看形参是否一致，就必然会存在遮掩。（派生类的f(double)会遮掩基类的f()）
   • 编译器名称查询：首先看作用域内是否有对应函数，其次看类覆盖的作用域有没有，最后看继承的上级有没有
   • 两种方法让被遮掩的函数重见天日：在对应的derived class的域内（public域）用using声明；在派生类的其他函数中，显式调用基类被遮掩的函数

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34.区分接口继承和实现继承

1. 接口继承和实现继承不同。在public继承下，derived classes总是继承base class的接口

2. pure virtual函数只具体指定接口继承

3. 简朴的impure virtual函数具体指定接口继承和缺省实现继承

4. non-virtual函数具体指定接口继承以及强制性实现继承

   • pure virtual函数：只提供接口
   • impure virtual函数：提供接口和缺省实现。这里，接口和缺省实现应该分开。这里有2种方法
     – 将这种函数变成pure virtual的形式，同时提供另一个函数作为缺省实现，在派生类中，暴露这个缺省实现（protected）
     – 将它声明为pure virtual并提供实现，在派生类的对应函数中调用基类的缺省实现
   • non-virtual是为了另derived classes继承函数的接口和一份强制实现。它代表的意义是不变形凌驾于特异性
   • 程序员2大错误：所有函数声明为non-virtual（使得derived classes没有空余空间进行特化）；所有函数声明为virtual（立场不坚定）

5. virtual函数的成本：80-20法则（程序80%的执行时间花在20%的代码上），意味着你的函数调用有80%是virtual，而不冲击程雪的效率。当你担心virtual的成本，请先将精力放在20%的代码上

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35.考虑virtual函数以外的其他选择（策略模式）

1. virtual函数的替代方案包括NVI手法以及Strategy设计模式的多种形式。NVI手法自身是一个特殊形式的Template Method设计模式（模板设计模式就是指普通的模板基类）

2. 将机能从成员函数移到class外部函数，带来的一个缺点是，非成员函数无法访问class的non-public成员

3. tr1::function对象的行为就像一般函数指针。这样的对象可接纳“与给定的目标签名式兼容”的所有可调用物

   • non-Virtual Interface替换virtual：基类的virtual函数设定为private，设计public的函数定义死上下文，并在其中调用virtual（外覆盖器），这样，派生类只需要复写virtual函数，上下文关系都被基类定死
   • Function Pointer替换virtual：函数指针将动态变换的函数部分从class中移出。但是，任何时候，将class内的技能替换为class外部的等价机能都会存在争议
   • tr1::function替换virtual：它能覆盖的形式更广，比函数指针要好
   • 用传统的Strategy模式替代：主要是将本继承体系的virtual定义好，用另一个继承体系来设定其他函数去调用这个virtual，可能两个继承体系之间存在复用

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36.绝不重新定义继承而来的non-virtual函数

1. 这一条主要注意动态和静态绑定，virtual肯定是动态绑定。而我们定义指针的时候，是静态绑定的关系。所以下面的例子，pB静态绑定为B*，由于调用函数没有virtual，则自动调用了继承的B的对应函数。Reference也会有这种行为

class B {    public: void mf();}class D: public B {    public: void mf()}D x;B* pB = &x;D* pD = &x;pB->mf();   // 调用B的mf函数pD->mf();   // 调用D的mf函数

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37.绝不重新定义继承而来的缺省参数值

1. 因为缺省参数值都是静态绑定，而virtual函数——你唯一应该覆写的东西却是动态绑定

   • 静态类型：在程序中被声明时所采用的类型
   • 动态类型：目前所指对象的类型

2. 小结：如果基类的virtual函数有缺省值，因为是静态绑定，当你用指针动态绑定对象的时候，尽管能调用对应类型的virtual函数，但这个函数的缺省参数仅与指针的声明对象的virtual函数有关，与动态绑定的对象无关

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39.明智而审慎地使用private继承

1. private继承意味着is-implemented-in-terms-of。它通常比复合的级别低。但是当derived class需要访问protected base class的成员，或者需要重新定义继承而来的virtual，这么设计是合理的

2. 和复合不同，private继承可以造成empty base最优化。这对致力于“对象尺度最小化”的程序库开发者是重要的

   • 继承关系是private的时候，不在是is-a的关系，编译器不会自动完成类型转化（这意味着动态绑定没有意义）
   • private继承：只有实现部分被继承，接口部分略去。如果D以private形式继承B，则D对象是根据B对象而得，没有其他任何意义了
   • private和复合：两者其实表达的意义一样。尽量用复合，必要时候采用private。必要时候是指：当protected成员需要被调用或virtual函数需要被覆写或者极端情况
   • 极端情况：为了达到空间最优化。因为绝大多数编译器对空类（empty class）都会默认安插一个char，使得空类大小为sizeof为1，如果有类复用了它，可能因为内存的齐位需要，增大空间。而如果私有继承，就不会安插char，这就是空白基类最优化（EBO）
   • 如何阻止derived class重新定义virtual函数：放弃基类的继承，在原本的derived class内定义新的类继承基类，那么，后续的派生类继承原本的这个derived class的时候，无法暴露virtual函数让它们覆写

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40.明智而审慎地使用多重继承

1. 多重继承比单一继承复杂。它可能导致新的歧义，以及对virtual继承的需要

2. virtual继承会增加空间、时间、初始化的复杂度。如果virtual base classes不带任何数据，将是最具使用价值的情况

   • 问题：当MI进入设计，程序可能从一个以上的base class继承相同的名称；当存在砖石型多重继承，C++缺省做法是每个路径执行复制，存在重复
   • virtual继承：
     – 当基类通过多条派生路径被一个派生类继承时，该派生类只继承该基类一次
     – C++编译系统只执行最后的派生类对虚基类的构造函数的调用，而忽略虚基类的其他派生类对虚基类的构造函数的调用
   • virtual继承用法：
     – 应当在该基类的所有直接派生类中将基类声明为虚基类
     – 在最后的派生类中不仅要负责对其直接基类进行初始化，还要负责对虚基类初始化
     – 非必要不要使用virtual base；如果必须使用，尽可能避免在其中放数据