• 《Effective C++》第2章 构造/析构/赋值运算(1)-读书笔记


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    条款05:了解C++默默编写并调用哪些函数

    当C++处理过一个空类后,编译器就会为其声明(编译器版本的):一个拷贝构造函数、一个拷贝赋值运算符和一个析构函数。如果你没有声明任何构造函数,编译器还会声明一个默认构造函数。所有这些函数都被声明为public且inline的。

    例如:class Empty{};本质上是:

    class Empty {
    public:
        Empty() { ... }                    // default constructor
        Empty(const Empty& rhs) { ... } // copy constructor
        ~Empty() { ... }                // destructor 
        Empty& operator=(const Empty& rhs) { ... } // copy assignment operator
    };

    说明:

    (1)只有当这些函数被调用时,才会被编译器创建出来。

    (2)默认构造函数和析构函数的作用例如,调用base classes和non-static成员变量的构造函数和析构函数。

    (3)编译器产生的析构函数是non-virtual的,除非这个class的base class自身声明有virtual析构函数。

    下面举个例子,说明编译器拒绝为class生出operator=。

    template<class T> 
    class NamedObject 
    { 
    public: 
        NamedObject(std::string& name, const T& value);
    
    private: 
        std::string& nameValue; // this is now a reference 
        const T objectValue; // this is now const
    }
    
    std::string newDog("Persephone");
    std::string oldDog("Satch");
    NamedObject<int> p(newDog, 2);
    NamedObject<int> s(oldDog, 36);
    p = s;

    C++并不允许“让reference改指向不同对象”,所以拒绝编译赋值那一行代码,同样道理更改变const值也是非法的。如果某个base class将拷贝赋值操作符声明为private,编译器也拒绝为其derived class生出一个拷贝赋值操作符。因为编译器为derived class生成的拷贝赋值操作符想象可以处理base class成分,这是不能做到的。


    条款06:若不想使用编译器自动生成的函数,就该明确拒绝

    所有编译器产生的函数都是public的,所以为了阻止拷贝构造函数和拷贝赋值运算符产生,需要自行声明。下面提供两种方法来阻止copying。

    (1)将成员函数声明为private而且故意不去定义,这样可以阻止拷贝。例如:iostream库中的copy构造函数和copy assignment被声明为private。

    class HomeForSale { 
    public: 
        ...
    private: 
        ... 
        HomeForSale(const HomeForSale&);            // declarations only 
        HomeForSale& operator=(const HomeForSale&); 
    };

    说明:当客户企图拷贝对象时,编译器会阻拦他。当成员函数或friend函数拷贝对象时,连接器会阻拦它。

    (2)将连接器错误移至编译器是可能的,而且是好事,越早侦测出问题越好。只要将copy构造函数和copy assignment操作符声明为private,且存在于专门为了阻止copying动作而设计的base class内。

    class Uncopyable 
    { 
    protected:                                            // allow construction 
        Uncopyable() {}                                    // and destruction of 
        ~Uncopyable() {}                                // derived objects...
    private: 
        Uncopyable(const Uncopyable&);                    // ...but prevent copying 
        Uncopyable& operator=(const Uncopyable&); 
    };

    然后让类继承Uncopyable,这样任何人包括成员函数或friend函数尝试拷贝对象时,编译器便试着生成一个copy构造函数和一个copy assignment操作符,这些函数的编译器生成版本会尝试调用其base class的对应版本,那些调用会被编译器拒绝。

    注意:Uncopyable不一定得以public继承它。

    请记住:为驳回编译器自动提供的机能,可将相应的成员函数声明为private并且不予实现。使用像Uncopyable这样的base class也是一种做法。


    条款07:为多态基类声明virtual析构函数

    C++明确指出,当derived class对象经由一个base class指针被删除,而该base class带着一个non-virtual析构函数,其结果未定义,实际执行时通常发生的是对象的derived成分没被销毁。

    说明:

    (1)任何class只要带有virtual函数都几乎确定应该也有一个virtual析构函数。

    (2)如果class不含析构函数,通常表示它并不意图被用做一个base class。当class不企图被当作base class,令其析构函数为virtual往往是个馊主意。举例说明:

    class Point // a 2D point 
    { 
    public: 
        Point(int xCoord, int yCoord); 
        ~Point();
    private: 
        int x, y; 
    };

    如果int占32bit,那么point对象可被放入64bit缓存中。然而当point的析构函数为virtual时:

    要实现出virtual函数,对象必须携带某些信息,用于在运行期决定哪一个virtual函数该被调用。这份信息通常由vptr(virtual table pointer)指针指出。vptr指向一个由函数指针构成的数组,称为vtbl(virtual table)。每一个带有virtual函数的class都有一个相应的vtbl。当对象调用某一virtual函数,实际被调用的函数取决于该对象的vptr所指的那个vtbl,编译器在其中寻找适当的函数指针。

    如果Point class内含virtual函数,对象的体积会增加。两个int再加上vptr指针的大小。对象不能再被放入64bit缓存器,而且C++的Point对象也不再和其他语言(如C)内的相同声明有着一样的结构,因为其他语言的对象没有vptr,因此也就不能把它传递至其他语言写的函数。除非你明确补偿vptr,但那也丧失了可移植性。

    注意:标准库string,STL容器等的析构函数均为non-virtual,所以你不能继承它们,否则可能会出现未定义行为。

    令class带一个pure virtual析构函数也是很好的。假设你需要个pure class,但手头没有pure virtual函数。由于抽象class总是企图被当作base class,而又由于base class应该有个virtual析构函数。

    class AWOV 
    { 
    public: 
        virtual ~AWOV() = 0; 
    };
    AWOV::~AWOV()
    {
    
    }

    你必须为这个pure virtual析构函数提供一份定义:编译器会在AWOV的derived class的析构函数中创建一个对~AWOV()的调用动作,所以如果你不定义,连接器会报错。

    请记住:

    (1)并非所有的base class的设计目的都是为了多态用途。而带多态用途的base class应该声明一个virtual 析构函数。如果class带有任何virtual函数,它就应该拥有一个virtual 析构函数。

    (2)class的设计目的如果不是作为base class使用,或不是为了具备多态性,就不该声明virtual析构函数。


    条款08:别让异常逃离析构函数

    C++并不禁止析构函数吐出异常,但它不鼓励你这样做。考虑下面一个例子:

    class DBConnection
    {
    public:
        static DBConnection create();
        void close();
    };
    
    class DBConn
    {
    public:
        ~DBConn()
        {
            db.close();
        }
    private:
        DBConnection db;
    };

    它允许客户像这样编程,而不会忘记调用close函数,关闭数据库连接。

    {
        DBConn dbc(DBConnection::create());
    ...
    }

    只要能成功地调用close就好了,如果调用导致一个异常,DBConn的析构函数就会传播该异常,即允许它离开析构函数。有两个方法可以避免:

    (1)如果close抛出异常就结束程序。通常通过abort完成:

    DBConn::~DBConn() 
    { 
        try { db.close(); } 
        catch (...) 
        { 
            std::abort();
        }
    }

    如果程序遭遇一个于析构函数间发生的错误后无法继续执行,强迫结束程序是个合理选项。因为它可以阻止异常从析构函数传播出去(那会导致未定义行为),即abort可以抢先制“不明确”行为于死地。

    (2)吞下因调用close而发生的异常

    DBConn::~DBConn() 
    { 
        try { db.close(); } 
        catch (...) 
        { 
            //制作运转记录,记下对close的调用失败
        }
    }

    尽管吞掉异常是个坏主意,有时也比草率结束程序或不明确行为带来的风险好。

    这两个办法都无法对导致close抛出异常的情况作出反应。一个较佳的策略是重新设计DBConn接口,提供一个close函数,如果客户没有主动调用close函数,就由析构函数调用。

    class DBConn
    {
    public:
        ~DBConn()
        {
            if (!closed)
            {
                try
                {
                    db.close();
                }
                catch (...)
                {
                    //制作运转记录,记下对close的调用失败
                }
            }
        }
        void close()            
        {  
            db.close();
            closed = true; 
        }
    private:
        DBConnection db;
        bool closed;
    };

    把调用close的责任从DBConn析构函数转移到客户手上同时DBConn析构函数内含一层双保险。如果某个操作可能在失败时抛出异常,而又存在某种需要必须处理该异常,那这个异常必须来自析构函数以外的某个函数。因为析构函数吐出异常是危险的,总会带来“过早结束程序”或“发生不明确行为”的风险。

    请记住:

    (1)析构函数绝对不要吐出异常。如果一个被析构函数调用的函数可能抛出异常,析构函数应该捕捉任何异常,然后吞掉它们(不传播)或结束程序。

    (2)如果客户需要对某个操作函数运行期间抛出的异常做出反应,那么class应该提供一个普通函数(而非在析构函数中)执行该操作。

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