《EffectiveC++》读书笔记(4):设计与声明

C语言与CPP编程 2023-08-02 08:30

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小伙伴们大家好,我是飞宇。

前段时间润去美国的师兄开了一门C/C++的课程,友情帮忙宣传一下,感兴趣的可以看看。

今天继续更新《Effective C++》和《C++并发编程实战的读书笔记,下面是已经更新过的内容:

《C++并发编程实战》读书笔记(1):并发、线程管控

《C++并发编程实战》读书笔记(2):并发操作的同步

《C++并发编程实战》读书笔记(3):内存模型和原子操作

《C++并发编程实战》读书笔记(4):设计并发数据结构

《Effective C++》读书笔记(1):让自己习惯C++

《Effective C++》读书笔记(2):构造/析构/赋值运算

《Effective C++》读书笔记(3):资源管理

本文包括第6章设计基于锁的并发数据结构与第7章设计无锁数据结构,后者实在有些烧脑了。此外,发现吴天明版的中译本有太多太离谱的翻译错误了,还得是中英对照才行:


条款18、让接口容易被正确使用,不易被误用

    好的接口容易被正确使用,不易被误用;应使自己的所有接口努力达成这一点。

    “容易被正确使用”的办法包括:

    1、接口的一致性。例如STL的容器几乎都有类似的接口。

    2、与内置类型行为类似。例如对于int类型来说a*b=c是非法的,那么自己定义的operator*也应该避免a*b=c的操作。

    “不易被误用”的方法包括:

     1、建立新类型。例如对于以int类型的年、月、日作为参数的接口来说,用户很可能搞混顺序(不同国家年月日的常用顺序不一),那么可以建立年类、月类、日类作为参数类型。

   2、限制类型上的操作。例如令返回值为const,即可阻止用户写出“a*b=c”的代码。

    3、限制对象值。例如参数像月份这样取值有限,即可使用枚举类或者预先定义一系列函数返回所有月份。

    4、消除用户的资源管理责任。例如条款13中提过一个工厂方法:

Widget* create_Widget() { ... }

如果只是返回一个裸指针,那么删除指针释放资源的责任就落在用户身上,而这常常会带来问题;如果把返回值改为shared_ptr,那么自动释放资源。

    shared_ptr还有个性质是会使用每个指针专属的删除器。如果对象在一个DLL中被new创建而在另一个DLL内被delete,会引起运行期错误;而shared_ptr使用的删除器来自创建时所在的DLL,不存在上述问题。


条款19、设计class犹如设计type

    当定义了一个新class,也就定义了一个新type。在定义一个新type前考虑以下问题:

    新type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type的对象如果被passed by value意味着什么?

    什么是新type的合法值?

    你的新type需要配合某些继承图系吗?

    你的新type需要什么样的转换?

    什么样的操作符和函数对此新type而言是合理的?

    什么样的标准函数应该驳回?

    谁该取用新type的成员?

    什么是新type的未声明接口?

    你的新type有多么一般化?

    你真的需要一个新type吗?



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

    默认情况下C++以by value方式传参。这意味着函数参数都是由实参拷贝构造而来,调用端获得的也是函数返回值拷贝构造而来(不过有各种优化方式),多次拷贝的成本非常大。

    C++中引用通常以指针来实现,传引用的成本相当低。因此,绝大多数情况下,用pass-by-reference-to-const替换pass-by-value更加高效。

    此外,如果采用pass-by-value,如果误将派生类对象传给基类参数,那么派生类成员将被截断,仅留下基类成员;使用pass-by-reference-to-const即可避免这样的切割问题。

    以上规则并不适用于内置类型以及STL的迭代器和函数对象,因为它们本质上很小,pass-by-value更适当。



条款21、必须返回对象时,别妄想返回其reference

    虽然条款20中介绍了对于函数参数而言pass-by-reference-to-const相比pass-by-value的优势,但是对于函数返回值而言情况又不一样了。

    当要返回的对象是一个局部栈对象时,函数退出后该对象就被销毁,无法通过指针或引用访问。因此函数返回值不能是指针或引用,必须是值传递。

    当要返回的对象是函数内分配的堆对象时,如果返回的是堆对象的引用,那么函数退出后指针无法被删除,该堆对象无法被回收。因此需要返回堆对象的指针。

const Widget& f(){  Widget* p = new Widget();  return *p;}


    当返回的对象是局部静态变量的指针或引用时,如果程序的逻辑可能同时需要多个这样的对象,那么显然会出错:

const Rational& operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs){  static Rational result;  ...  return result;}
Rational a,b,c,d;...if((a*b)==(c*d)) //此时等号两边是同一个对象   


    正确的做法是:对于返回值而言,该用值传递是就用值传递

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


条款22、将成员变量声明为private

    将成员变量声明为private有各种好处:

    1、客户访问数据的一致性。客户只需记住用访问器函数来得到数据,无需考虑哪些是成员函数、那些是成员变量。

    2、可细微划分访问控制。public成员全都可读可写,而private成员可以通过访问器、修改器的不同设置来控制读写权限。

    3、为所有可能的实现提供弹性。private成员完全封装,日后完全可以在不影响用户使用的前提下被修改或替换。

    protected并不比public更具封装性。假设取消一个已存在的protected/ic成员变量,那么所有派生类中使用到它的都需相应调整;而取消一个private成员变量则无需这样。



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

    越多成员被封装,则越少用户能访问它们,则修改它们时弹性就越大。而对于成员变量来说(首先应该是private),能访问它的函数越多,则其封装性越低。

    那么,如果在成员函数与非成员/非友元函数之间抉择,并且两者提供相同的技能,那么非成员/非友元函数能访问的成员变量更少,封装性更强。

class WebBrowser{public:  void clear_cache();  void clear_history();  void clear_all{    clear_cache();    clear_history;  }};
void clear_webbrowser(WebBrowser& wb){  wb.clear_cache();  wb.clear_history();}

    C++中比较自然的做法是选择clear_webbrowser而非WebBrowser::clear_all,并将其置于WebBrowser的命名空间中。




条款24、若所有参数皆需类型转换,请为此采用non-member函数

    如果需要让某函数的所有参数都进行类型转换,包括this指针所指的参数,那么该函数必须是non-member的。

    虽然让类支持隐式类型转换通常很糟糕,但有个例外是建立数值类型时:

class Rational{public:  //参数分别为有理数的分子与分母  Rational(int numerator = 0,int denominator = 1);  int numerator() const;  int denominator() const;  const Rational operator*(const Rational& rhs) const;}


    当operator*是成员函数时,无法解决这样的代码:

Rational r1,r2;...r1 = 2 * r2;//实质上等于 r1 = 2.operator*(r2)


    对于有理数类的乘法,如果要支持字面量隐式转换为有理数对象,那么该类的operator*的所有参数都可能需要类型转换。因此成员函数无法解决这个问题,必须转为非成员函数:

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


条款25、考虑写出一个不抛异常的swap函数

    swap函数目前已是异常安全性编程的脊柱(copy and swap写法)。

    如果对于你的类/模板类来说,swap的默认实现的效率可接受,那么无需额外做什么;而如果默认实现的效率不足,通常源于类为了二进制兼容性使用了pimpl技法,就需要实现一个确保不抛出异常的swap:

    1、首先,提供一个public的swap成员函数,让它高效地置换两个对象。

   2、在类/模板类所在的命名空间提供一个non-member的swap,调用swap成员函数。

    3、对于类(而非模板类),还需特化std::swap,调用swap成员函数。

    4、真正使用swap时先声明using std::swap,再直接使用swap,让编译器寻找最合适的swap实现版本。

namespace WidgetStuff{  // WidgetImpl对象非常大  class WidgetImpl { ... };   // Widget是上面的pimpl类,用指针指向Widget  class Widget{  public:    Widget& operator=(const Widget& rhs){      *(p_impl)=*(rhs.p_impl);    }  //swap时只需交换指针,所以默认实现效率不足    void swap(Widget& other){      using std::swap;      swap(p_impl, other.p_impl);      }  private:    WidgetImpl* p_impl;  }    // 同一命名空间下提供一个non-member的swap   void swap(Widget& lhs, Widget& rhs){    lhs.swap(rhs);  }
}//std命名空间内提供特化版本的swapnamespace std{  template<>  void swap(Widget& lhs, Widget& rhs){    lhs.swap(rhs);  }}

EOF

你好,我是飞宇,本硕均于某中流985 CS就读,先后于百度搜索以及字节跳动电商等部门担任Linux C/C++后端研发工程师。

同时,我也是知乎博主@韩飞宇,日常分享C/C++、计算机学习经验、工作体会,欢迎点击此处查看我以前的学习笔记&经验&分享的资源。

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