读书笔记 effective c++ Item 19 像设计类型(type)一样设计类
1. 你需要重视类的设计
c++同其他面向对象编程语言一样,定义了一个新的类就相当于定义了一个新的类型(type),因此作为一个c++开发人员,大量时间会被花费在扩张你的类型系统上面。这意味着你不仅仅是一个类的设计者同时是一个类型设计者。重载函数和运算符,控制内存分配和释放,定义对象初始化和终结,这些都是你需要考虑的。因此你应该同语言设计者一样,它们将时间浪费在内建类型的设计上,你就应该对类的设计施以同样的关注。
2. 高效的类型的特征
设计好的类很具有挑战性,因为设计好的类型具有挑战性。好的类型有自然的语法,直观的语义和一种或多种高效的实现。在c++中,没有计划好的类定义将不能达到上述任何目标。甚至一个类的成员函数的声明方式都可能会影响到成员函数的性能。
3. 在设计一个类时,你需要问自己的若干问题
因此你怎么才能设计一个高效的类呢?首先,你必须理解你所面对的问题。几乎每个类都需要你面对下面的问题,这些问题的答案常常会约束你的设计:
- 新类型的对象应该怎么被创建和释放?如何做将影响着类的构造函数和析构函数的设计,同样影响内存分配和释放函数(运算符new[],运算符 delete,和运算符delete[]看第8章)的设计。
- 对象初始化同对象赋值怎么不一样?这个问题的回答决定了你的构造函数和赋值运算符的行为,以及它们之间的区别。分清楚初始化和赋值很重要,因为他们对应着不同的函数调用(见Item 4)。
- 如果你的新类型对象被当作按值传递的参数会意味着什么?记住,拷贝构造函数定义了一个类型的按值传递该如何实现。
- 你的新类型在值的合法性上是如何进行限制的?一般情况下,对于一个类的数据成员来说,只有值的一些组合才是有效的。这些组合决定你的类必须维持不变性(invariants)。这些不变性就决定了你必须在你的成员函数内部做错误检查,特别是在你的构造函数,赋值运算符和”setter”函数中。这也同样影响函数抛出的异常,以及函数的exception specifications(你可能很少使用)。
- 你的新类型需要配合某个继承图中么?如果你的类从现存的类继承而来,你就会受这些类设计的束缚,特别是受函数是virtual还是非virtual的束缚(Item 34和Item 36)。如果你希望别的类能继承自你的类,就会影响你的声明的函数应该是不是虚函数,特别是析构函数(Item 7)
- 你的新类型允许何种类型转换?你的类型会被淹没在其他类型之中,那么应该在你的类型和其他类型之间做转换么?如果你希望允许类型T1的对象隐式转换成T2类型的对象,你要么在类T1中写一个类型转换函数(例如,operator T2)要么在类T2中写一个non-explicit的单参数构造函数。如果你只希望进行显示转换,就需要写出执行转换的函数,但是需要防止这种转换调用类型转换操作符或者non-explicit单参数构造函数。(隐式转换和显示转换的例子,见Item 15)
- 对于新类型来说什么样的运算符和函数才是有意义的?你对这个问题的回答决定了你会为你的类声明哪些函数。一些函数会是成员函数,但是另外一些不是(Item 23,Item 24,Item 46)。
- 什么样的标准函数应该被禁止?你应该将这样的函数声明成private(Item 6)
- 谁对你的新类型的成员有访问权?这个问题帮助你决定哪些成员是public的,哪些是protected,哪些是private的。它同样帮助你决定哪些类和函数应该是friend的,还有把一个类内嵌入另一个类是否有意义。
- 你的新类型的“未定义接口”是什么?对于性能,异常安全(Item 29)和资源的使用(比如锁和动态内存),你提供了什么样的保证?在这些领域中你所提供的保证将会对你的类实现强加限制。
- 你的新类型有多普遍?可能你没有定义一个新的类型。你在定义一整个类型族。如果是这样,你不需要定义一个新类,你需要的是一个新的类模版。
- 这个新类型真的是你想要的么?如果定义一个新的派生类只是为了在这个类中添加新的功能,那么为了达到你的目标,简单的定义一个或者多个非成员函数或者模板会可能是较好的选择。
这些问题很难回答,所以定义高效的类很具挑战性。做好它吧,至少使得c++中自定义类产生的类型同内建类型一样好,达到这么目标,所有努力都值得。
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