如果成员变量不是public,客户唯一能够访问对象的办法就是通过成员函数。如果public接口内的每样东西都是函数,客户就不需要再打算访问class成员时迷惑地试着记住是否该使用小括号。
使用函数可以让你对成员变量的处理有更精确的控制。如果你令成员变量为public,每个人都可以读写它,但如果你以函数取得或设定其值,你就可以出现“不准访问”、“只读访问”以及“读写访问”。
class AccessLevels{ public: ... int getReadOnly() const {return readOnly;} void setReadWrite(int value) {readWrite=value;} int getReadWrite() const {return readWrite;} void setWriteOnly(int value) {writeOnly=value;} private: int noAccess; //对此int无任何访问操作 int readOnly; //对此int做只读访问 int readWrite; //对此int做读写访问 int writeOnly; //对此int做惟写访问 };
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......等等 。
从封装的角度观之,其实只有两种访问权限:private(提供封装)和其他(不提供封装)。书中以public或protected成员变量被取消而需要修改大量代码为例,来说明public和protected不具有封装性。
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
面向对象守则要求,数据以及操作数据的那些函数应该被捆绑在一起,这意味着它建议member函数是较好的选择。这个建议并不正确,这是基于面向对象真实意义的一个误解。面向对象守则要求数据应该尽可能被封装,与直观相反,member函数带来的封装性比non-member函数低。
member函数与non-member函数示例:
//功能:web浏览器清除下载元素高速缓存区、清除访问过的url、以及移除系统中所有cookies class WebBrower{ public: ... void clearCache(); void clearHistory(); void removeCookies(); ... }; //执行所有这些动作,member函数 class WebBrower{ public: ... void clearEverything(); ... }; //non-member函数 void clearBrowser(WebBrower& wb) { wb.clearCache(); wb.clearHistory(); wb.removeCookies(); }
如果在一个member函数(它不仅可以访问class内private数据,也可以取用private函数、enums、typedefs等等)和一个non-membernon-friend函数(它无法访问上述任何东西)之间做抉择,而且两者提供相同机能,那么,导致较大封装性的是non-member non-friend函数,因为它并不增加“能够访问class内之private成分”的函数数量。 这就解释了为什么clearBrowser比较clearEverything更受欢迎的原因:它导致WebBrowser class有更大的封装性。
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。
naspace WebBrowserStuff{ class WebBrowser{...}; void clearBrowser{WebBrowser& wb}; }
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:若所欲参数皆需要类型转换,请为此采用non-member函数
假设Rational class:
class Rational{ public: Rational(int numerator= 0, int denominator= 1);//构造函数刻意不为explicit,为了隐式类型转换 int numerator() const; int denominator() const; private: ... };
若要支持例如加法、乘法的算数运算符。例如,operator*写成Rational成员函数的写法:
class Rational{ public: const Rational operator*(const Rational& rhs) const; };
这个设计可以使得两个有理数轻松相乘:
Rational oneEighth(1, 8); Rational oneHalf(1, 2); Rational result = oneHalf*oneEighth; //正确 result=result*oneEighth//正确
但是执行混合运算,却只有一半行得通:
result=oneHalf*2;//正确 result=2*oneHalf;//错误!
重写上述两式:
result=oneHalf.operator(2);//正确 result=2.operator(oneHalf);//错误!
oneHlaf是含有operator*函数的class的对象,所以编译器会调用该函数。而整数2并没有相应的class。
为什么先前那个调用可以成功。注意其第二个参数是整数2,但Rational::operator*需要的实参却是个Rational对象。what happened?
这里发生隐式类型转换。编译器知道你正在传递一个int,而函数需要的是Rational;但它也知道只要调用Rational构造函数并赋予你提供的int,就可以变出一个适当的Rational来。此调用在编译器眼中就像:
const Rational temp(2); result=onealf*tmp;
当然,只因涉及non-explicit构造函数,编译器才会这样做,否则上述两据都无法编译通过。
让operator*成为一个non-member函数,便允许编译器在一个实参身上执行隐士类型转换:
class Rational{ //不包括operator* }; const Rational operator*(const Rational& lhs,const Rational& rhs){ //成为一个non-member函数 return Rational(lhs.numerator()*rhs.numerator(),lhs.denominator()*rhs.denominator()); } Rational oneRourth(1,4); Rational result; result=oneRourth*2; result=2*oneRourth; //都没有问题
请记住:
如果你需要为某个函数的所有参数(包括this指针所指的那个隐喻参数)进行类型转换,那么这个函数为non-member。
条款25:考虑写出一个不抛出异常的swap函数
如果swap的缺省实现码对你的class或class template提供了可接受的效率,你不需要额外做任何事。任何尝试置换那种对象的人都会取得缺省版本,而那将有良好的运作。
namespace std{ template<typename T> void swap(T&a, T&b) //std:swap的典型实现 { //置换a和b的值 T temp(a); a = b; b = temp; } }
如果swap缺省实现版的效率不足,那几乎总是意味着class或class template使用了某种pimpl手法(pointer to implementation),pimpl手法指“以指针指向一个对象,内含真正数据”那种类型的设计的表现形式。
class WidgetImpl{ public: ... private: int a, b, c; std::vector<double> v; ... }; class Widget{ //这个class使用pimpl手法 public: Widget(const Widget& rhs); Widget& operator=(const Widget&rhs) { ... *pImv = *(rhs.pImpl); ... } ... private: WidgetImpl* pImv; };
一旦要置换两个Widget对象值,我们唯一要做的就是置换其pImv指针,但缺省的swap所发并不知道这一点。它不只复制三个Widget,还复制WidgetImpl对象,非常缺乏效率。
希望告诉std::swap:当Widgets被置换时真正该做的是置换其内部的pImpl指针。
尝试以下工作:
a. 提供一个public swap成员函数做真正的置换工作,然后将std::swap特化,令它调用该成员函数。
class Widget{ public: ... void swap(Widget& other) { using std::swap; swap(pImpl, other.pImpl); } ... }; namespace std{ template<> void swap<Widget>(Widget&a,Widget&b) { a.swap(b); } }
b. 在你的class或template所在的命名空间内内提供一个non-member swap,并令它调用上述swap成员函数。
namespace WidgetStuff{ ... template<typename T> class Widget { ... } ... template<typename T> void swap(Widget<T>& a, Widget<T>& b) { a.swap(b); } }
c. 如果正在编写的是一个class(而非class template),为你的class特化std::swap,并让它调用你的swap member函数。
namespace std{ template<> void swap<Widget>(Widget& a, Widget& b) { a.swap(b); } }
d. 最后,如果你调用swap,请确定包含一个using声明式,以便让std::swap在你的函数中曝光可见,然后不加任何namespace修饰符,赤裸裸地调用swap。
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。