effective C++条款27,28

2024-06-15 00:48
文章标签 c++ 28 27 effective 条款

本文主要是介绍effective C++条款27,28,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

27. 尽量少做转型动作

c++的设计目标之一是,保证“类型错误”绝不可能发生。即,如果我们的程序能顺利的通过编译,那么就意味着它一定不会在任何对象身上出现任何不安全的操作。

在大部分情况下,转型会破坏我们原有的类型系统,有可能会产生一些很隐晦的错误,所以我们需要慎重选择转型操作,尽量通过设计来避免转型

类型转换的底层工作

任何的一次类型转换,编译器都会编译出运行时期执行的码。

int x, y;
double z = static_cast<double>(x) / y ;

如这段代码所示,在计算机的底层,intdouble完全就是两个不同的底层表述。浮点数在运算时,通过会有FPU(浮点处理器) 这样的器件参与。
再如下面的例子

class A {int a;
};class B {int b;
};class C : public B, public A {int c;
};int main() {C c;A *pa  = &c;B *pb = &c;std::cout << pa << " " << pb << std::endl;
}

这段代码在我的电脑上的输出是
0x63ff10 0x63ff0c
也就是同一个对象有两个物理地址,随着多继承体系中的父类更多,该变量能够拥有更多的地址。这一现象的原因在于对象在C++中有着特定的内存布局,所以我们应该避免写出基于特点内存布局的代码,以保证其可移植性
这就是一个比较隐晦的转型问题,有可能会踩在这个坑里出不来。

转型语法

在C中,转型语法其实就下面两种形式

  1. (T) expression
  2. T (expression)

这两种形式本质上并无任何的区别,都是旧式的转型语法
在现在C++中,提供了四种新式转型方式

  1. const_cast<T>( expression ) 通常用来讲对象的常量性移除,它也是唯一有此能力的操作符
  2. dynamic_cast<T>( expression ) 主要用来执行“安全向下转型”,它是唯一无法由旧式语法执行的动作,也是唯一一个可能耗费重大运行成本的转型动作
  3. reinterpret_cast<T>( expression ) 用来执行低级转换,这个操作符能够在非相关的类型之间转换。如其名字,interpret的释义是explain the meaning of (information, words, or actions).对于数据而言,其在内存中就是0和1,这一操作符能够按照我们所需要的类型去解释这串01数据串,所以这是一个编译器,操作系统相关的操作符,不具备移植性。
  4. static_cast<T>( expression )这个是最简单的操作符了,它用来强制进行隐式转换,将其显式表现出来,使得代码更具备维护性。

使用新式的转换语法,对于转换的结果可控性更强,且更方便别人阅读,维护。其次,转型动作的目标越窄小,越容易找出出问题的地方。

转型会出现的问题

转型还会导致我们写出一些似是而非的代码。比如在上述底层工作中所讲到对象具有多地址的问题。此外,如果需要在子类方法中调用父类的方法,并将其作用于子类对象上,若使用转型操作,可能会写出下面的代码

class Window {
public:virtual void test() {/* do Something */}
};
class specificWindow : public Window {
public:virtual void test() {static_cast<Window>(*this).test();}
};

这一代码并不会将父类方法作用在子类身上,子类方法中的转型操作会返回当前子类base class的一个副本,而后在副本上调用Window::test
对于这一问题的解决方案是,直接调用父类的方法

void specificWindow ::test() {Window::test();// do something
}
请记住
  1. 如果可以,尽量避免使用转型。特别是避免使用低效率的dynamic_cast。如果设计需要使用转型,试着修改为无需转型的替代设计
  2. 如果转型是必需的,那么将其隐藏在某个函数背后。调用者可以直接调用该函数,而不需要自己去考虑转型操作
  3. 不要使用旧式的转型。新式转型容易辨认,且职责明确,对于代码的后续维护有巨大的帮助

28.避免返回handles指向对象的内部成分

这里的handles指的是引用,指针和迭代器,这三个东西能够直接指向和修改数据。
考虑这样的一段代码

class Point{
public:void setX(int val);void setY(int val);
};
struct privData {Point ulhc;Point lrhc;
};
class Rectangle {
private:std::share_ptr<privData> pData;
public:Point& upperLeft() const { return pData->ulhc; }Point& lowerRight()  const { return pData->lrhc; }
};

这样的代码可以通过编译,但是问题在于,这是一份自相矛盾的代码。Rectangle提供的两个public函数都申明为了const,说明其目的仅仅是让调用者得知相关的坐标点,而不提供修改的功能。但是!这代码却又返回了两个内部数据的引用,所以调用者完全可以如下操作:

Rectangle rec;
/* do something*/
rec.upperLeft().setX(10);

调用者能够直接修改内部数据,这带给我们两个教训

  1. 成员变量的封装性最多只等于返回其引用的函数的访问级别。在本例中,虽然成员变量ulhc被声明为private,但是其实际上却是public的变量。
  2. 如果const成员函数传出了一个引用,该引用所指的数据存储于对象之外,那么这个函数的调用者可以修改到那个数据

若返回了一个指向对象内部的handles,其实是破坏了整个对象的封装性。也会导致虽然调用了const成员函数,但是却可以更改对象的内部状态。对于上述问题的解决,如果一定要返回一个handles, 其实只需要对返回类型加上const即可。

const Point& upperLeft() const { return pData->ulhc; }
const Point& lowerRight()  const { return pData->lrhc; }

这里除了降低封装性这一风险,直接返回内部数据的handles,还有可能带来dangling handles(悬空handles)这一更为严重的事,即这一handles所指的对象不复存在。考虑这样的一份代码

class  GUIObject { ... };
const Rectangle& boundingRect (const GUIObject &obj);
// 用户有可能这样去调用
GUIObject *gui;
const Point& pUpperLeft = &( boundingRect(*gui).upperLeft() );

等号的右边,对boundingRect的调用会返回一个临时的Rectangle对象,我们将其称为temp。随后的upperLeft作用于temp上,返回一个指向temp内部成分的引用。而后的pUpperLeft指向了这一个引用,初步一看,这一表达式好像没什么问题。但是其存在着一个很大的设计缺陷。因为等号右边的表达式结束之后,这个临时创建temp就被销毁了!所以pUpperLeft实际上是一个悬空的引用。

请记住

请尽量避免返回handles指向对象的内部。以免降低内部数据的封装性,并且能将悬空handles的可能性降到最低

这篇关于effective C++条款27,28的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1061963

相关文章

【C++ Primer Plus习题】13.4

大家好,这里是国中之林! ❥前些天发现了一个巨牛的人工智能学习网站,通俗易懂,风趣幽默,忍不住分享一下给大家。点击跳转到网站。有兴趣的可以点点进去看看← 问题: 解答: main.cpp #include <iostream>#include "port.h"int main() {Port p1;Port p2("Abc", "Bcc", 30);std::cout <<

C++包装器

包装器 在 C++ 中,“包装器”通常指的是一种设计模式或编程技巧,用于封装其他代码或对象,使其更易于使用、管理或扩展。包装器的概念在编程中非常普遍,可以用于函数、类、库等多个方面。下面是几个常见的 “包装器” 类型: 1. 函数包装器 函数包装器用于封装一个或多个函数,使其接口更统一或更便于调用。例如,std::function 是一个通用的函数包装器,它可以存储任意可调用对象(函数、函数

C++11第三弹:lambda表达式 | 新的类功能 | 模板的可变参数

🌈个人主页: 南桥几晴秋 🌈C++专栏: 南桥谈C++ 🌈C语言专栏: C语言学习系列 🌈Linux学习专栏: 南桥谈Linux 🌈数据结构学习专栏: 数据结构杂谈 🌈数据库学习专栏: 南桥谈MySQL 🌈Qt学习专栏: 南桥谈Qt 🌈菜鸡代码练习: 练习随想记录 🌈git学习: 南桥谈Git 🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈�

【C++】_list常用方法解析及模拟实现

相信自己的力量,只要对自己始终保持信心,尽自己最大努力去完成任何事,就算事情最终结果是失败了,努力了也不留遗憾。💓💓💓 目录   ✨说在前面 🍋知识点一:什么是list? •🌰1.list的定义 •🌰2.list的基本特性 •🌰3.常用接口介绍 🍋知识点二:list常用接口 •🌰1.默认成员函数 🔥构造函数(⭐) 🔥析构函数 •🌰2.list对象

06 C++Lambda表达式

lambda表达式的定义 没有显式模版形参的lambda表达式 [捕获] 前属性 (形参列表) 说明符 异常 后属性 尾随类型 约束 {函数体} 有显式模版形参的lambda表达式 [捕获] <模版形参> 模版约束 前属性 (形参列表) 说明符 异常 后属性 尾随类型 约束 {函数体} 含义 捕获:包含零个或者多个捕获符的逗号分隔列表 模板形参:用于泛型lambda提供个模板形参的名

6.1.数据结构-c/c++堆详解下篇(堆排序,TopK问题)

上篇:6.1.数据结构-c/c++模拟实现堆上篇(向下,上调整算法,建堆,增删数据)-CSDN博客 本章重点 1.使用堆来完成堆排序 2.使用堆解决TopK问题 目录 一.堆排序 1.1 思路 1.2 代码 1.3 简单测试 二.TopK问题 2.1 思路(求最小): 2.2 C语言代码(手写堆) 2.3 C++代码(使用优先级队列 priority_queue)

【C++高阶】C++类型转换全攻略:深入理解并高效应用

📝个人主页🌹:Eternity._ ⏩收录专栏⏪:C++ “ 登神长阶 ” 🤡往期回顾🤡:C++ 智能指针 🌹🌹期待您的关注 🌹🌹 ❀C++的类型转换 📒1. C语言中的类型转换📚2. C++强制类型转换⛰️static_cast🌞reinterpret_cast⭐const_cast🍁dynamic_cast 📜3. C++强制类型转换的原因📝

C++——stack、queue的实现及deque的介绍

目录 1.stack与queue的实现 1.1stack的实现  1.2 queue的实现 2.重温vector、list、stack、queue的介绍 2.1 STL标准库中stack和queue的底层结构  3.deque的简单介绍 3.1为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器  3.2 STL中对stack与queue的模拟实现 ①stack模拟实现

c++的初始化列表与const成员

初始化列表与const成员 const成员 使用const修饰的类、结构、联合的成员变量,在类对象创建完成前一定要初始化。 不能在构造函数中初始化const成员,因为执行构造函数时,类对象已经创建完成,只有类对象创建完成才能调用成员函数,构造函数虽然特殊但也是成员函数。 在定义const成员时进行初始化,该语法只有在C11语法标准下才支持。 初始化列表 在构造函数小括号后面,主要用于给

2024/9/8 c++ smart

1.通过自己编写的class来实现unique_ptr指针的功能 #include <iostream> using namespace std; template<class T> class unique_ptr { public:         //无参构造函数         unique_ptr();         //有参构造函数         unique_ptr(