游戲人生

這一篇主要提到的是類，Lippman在《Inside The C++ Object Model》第二章中對構(gòu)造函數(shù)作了詳盡說明，本文中提到的幾個單詞基本仿該書中譯本侯捷先生的翻譯：

explicit：明確的

implicit：隱含的

trivial：沒有意義的

non-trivial：有意義的

原文地址：Google C++ Style Guide

• 類

類是C++中基本的代碼單元，自然被廣泛使用。本節(jié)列舉了在寫一個類時要做什么、不要做什么。

1. 構(gòu)造函數(shù)（Constructor）的職責(zé)

構(gòu)造函數(shù)中只進(jìn)行那些沒有實際意義的（trivial，譯者注：簡單初始化對于程序執(zhí)行沒有實際的邏輯意義，因為成員變量的“有意義”的值大多不在構(gòu)造函數(shù)中確定）初始化，可能的話，使用Init()方法集中初始化為有意義的（non-trivial）數(shù)據(jù)。

定義：在構(gòu)造函數(shù)中執(zhí)行初始化操作。

優(yōu)點：排版方便，無需擔(dān)心類是否初始化。

缺點：在構(gòu)造函數(shù)中執(zhí)行操作引起的問題有：

1) 構(gòu)造函數(shù)中不易報告錯誤，不能使用異常。

2) 操作失敗會造成對象初始化失敗，引起不確定狀態(tài)。

3) 構(gòu)造函數(shù)內(nèi)調(diào)用虛函數(shù)，調(diào)用不會派發(fā)到子類實現(xiàn)中，即使當(dāng)前沒有子類化實現(xiàn)，將來仍是隱患。

4) 如果有人創(chuàng)建該類型的全局變量（雖然違背了上節(jié)提到的規(guī)則），構(gòu)造函數(shù)將在main()之前被調(diào)用，有可能破壞構(gòu)造函數(shù)中暗含的假設(shè)條件。例如，gflags尚未初始化。

結(jié)論：如果對象需要有意義的（non-trivial）初始化，考慮使用另外的Init()方法并（或）增加一個成員標(biāo)記用于指示對象是否已經(jīng)初始化成功。

2. 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)（Default Constructors）

如果一個類定義了若干成員變量又沒有其他構(gòu)造函數(shù)，需要定義一個默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，否則編譯器將自動生產(chǎn)默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。

定義：新建一個沒有參數(shù)的對象時，默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用，當(dāng)調(diào)用new[]（為數(shù)組）時，默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)總是被調(diào)用。

優(yōu)點：默認(rèn)將結(jié)構(gòu)體初始化為“不可能的”值，使調(diào)試更加容易。

缺點：對代碼編寫者來說，這是多余的工作。

結(jié)論：

如果類中定義了成員變量，沒有提供其他構(gòu)造函數(shù)，你需要定義一個默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)（沒有參數(shù)）。默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)更適合于初始化對象，使對象內(nèi)部狀態(tài)（internal state）一致、有效。

提供默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)的原因是：如果你沒有提供其他構(gòu)造函數(shù)，又沒有定義默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，編譯器將為你自動生成一個，編譯器生成的構(gòu)造函數(shù)并不會對對象進(jìn)行初始化。

如果你定義的類繼承現(xiàn)有類，而你又沒有增加新的成員變量，則不需要為新類定義默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。

3. 明確的構(gòu)造函數(shù)（Explicit Constructors）

對單參數(shù)構(gòu)造函數(shù)使用C++關(guān)鍵字explicit。

定義：通常，只有一個參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)可被用于轉(zhuǎn)換（conversion，譯者注：主要指隱式轉(zhuǎn)換，下文可見），例如，定義了Foo::Foo(string name)，當(dāng)向需要傳入一個Foo對象的函數(shù)傳入一個字符串時，構(gòu)造函數(shù)Foo::Foo(string name)被調(diào)用并將該字符串轉(zhuǎn)換為一個Foo臨時對象傳給調(diào)用函數(shù)。看上去很方便，但如果你并不希望如此通過轉(zhuǎn)換生成一個新對象的話，麻煩也隨之而來。為避免構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用造成隱式轉(zhuǎn)換，可以將其聲明為explicit。

優(yōu)點：避免不合時宜的變換。

缺點：無。

結(jié)論：

所有單參數(shù)構(gòu)造函數(shù)必須是明確的。在類定義中，將關(guān)鍵字explicit加到單參數(shù)構(gòu)造函數(shù)前：explicit Foo(string name);

例外：在少數(shù)情況下，拷貝構(gòu)造函數(shù)可以不聲明為explicit；特意作為其他類的透明包裝器的類。類似例外情況應(yīng)在注釋中明確說明。

4. 拷貝構(gòu)造函數(shù)（Copy Constructors）

僅在代碼中需要拷貝一個類對象的時候使用拷貝構(gòu)造函數(shù)；不需要拷貝時應(yīng)使用DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN。

定義：通過拷貝新建對象時可使用拷貝構(gòu)造函數(shù)（特別是對象的傳值時）。

優(yōu)點：拷貝構(gòu)造函數(shù)使得拷貝對象更加容易，STL容器要求所有內(nèi)容可拷貝、可賦值。

缺點：C++中對象的隱式拷貝是導(dǎo)致很多性能問題和bugs的根源。拷貝構(gòu)造函數(shù)降低了代碼可讀性，相比按引用傳遞，跟蹤按值傳遞的對象更加困難，對象修改的地方變得難以捉摸。

結(jié)論：

大量的類并不需要可拷貝，也不需要一個拷貝構(gòu)造函數(shù)或賦值操作（assignment operator）。不幸的是，如果你不主動聲明它們，編譯器會為你自動生成，而且是public的。

可以考慮在類的private中添加空的（dummy）拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值操作，只有聲明，沒有定義。由于這些空程序聲明為private，當(dāng)其他代碼試圖使用它們的時候，編譯器將報錯。為了方便，可以使用宏DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN：

如上所述，絕大多數(shù)情況下都應(yīng)使用DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN，如果類確實需要可拷貝，應(yīng)在該類的頭文件中說明原由，并適當(dāng)定義拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值操作，注意在operator=中檢測自賦值（self-assignment）情況。

在將類作為STL容器值得時候，你可能有使類可拷貝的沖動。類似情況下，真正該做的是使用指針指向STL容器中的對象，可以考慮使用std::tr1::shared_ptr。

5. 結(jié)構(gòu)體和類（Structs vs. Classes）

僅當(dāng)只有數(shù)據(jù)時使用struct，其它一概使用class。

在C++中，關(guān)鍵字struct和class幾乎含義等同，我們?yōu)槠淙藶樘砑诱Z義，以便為定義的數(shù)據(jù)類型合理選擇使用哪個關(guān)鍵字。

struct被用在僅包含數(shù)據(jù)的消極對象（passive objects）上，可能包括有關(guān)聯(lián)的常量，但沒有存取數(shù)據(jù)成員之外的函數(shù)功能，而存取功能通過直接訪問實現(xiàn)而無需方法調(diào)用，這兒提到的方法是指只用于處理數(shù)據(jù)成員的，如構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)、Initialize()、Reset()、Validate()。

如果需要更多的函數(shù)功能，class更適合，如果不確定的話，直接使用class。

如果與STL結(jié)合，對于仿函數(shù)（functors）和特性（traits）可以不用class而是使用struct。

注意：類和結(jié)構(gòu)體的成員變量使用不同的命名規(guī)則。

6. 繼承（Inheritance）

使用組合（composition，譯者注，這一點也是GoF在《Design Patterns》里反復(fù)強(qiáng)調(diào)的）通常比使用繼承更適宜，如果使用繼承的話，只使用公共繼承。

定義：當(dāng)子類繼承基類時，子類包含了父基類所有數(shù)據(jù)及操作的定義。C++實踐中，繼承主要用于兩種場合：實現(xiàn)繼承（implementation inheritance），子類繼承父類的實現(xiàn)代碼；接口繼承（interface inheritance），子類僅繼承父類的方法名稱。

優(yōu)點：實現(xiàn)繼承通過原封不動的重用基類代碼減少了代碼量。由于繼承是編譯時聲明（compile-time declaration），編碼者和編譯器都可以理解相應(yīng)操作并發(fā)現(xiàn)錯誤。接口繼承可用于程序上增強(qiáng)類的特定API的功能，在類沒有定義API的必要實現(xiàn)時，編譯器同樣可以偵錯。

缺點：對于實現(xiàn)繼承，由于實現(xiàn)子類的代碼在父類和子類間延展，要理解其實現(xiàn)變得更加困難。子類不能重寫父類的非虛函數(shù)，當(dāng)然也就不能修改其實現(xiàn)。基類也可能定義了一些數(shù)據(jù)成員，還要區(qū)分基類的物理輪廓（physical layout）。

結(jié)論：

所有繼承必須是public的，如果想私有繼承的話，應(yīng)該采取包含基類實例作為成員的方式作為替代。

不要過多使用實現(xiàn)繼承，組合通常更合適一些。努力做到只在“是一個”（"is-a"，譯者注，其他"has-a"情況下請使用組合）的情況下使用繼承：如果Bar的確“是一種”Foo，才令Bar是Foo的子類。

必要的話，令析構(gòu)函數(shù)為virtual，必要是指，如果該類具有虛函數(shù)，其析構(gòu)函數(shù)應(yīng)該為虛函數(shù)。

譯者注：至于子類沒有額外數(shù)據(jù)成員，甚至父類也沒有任何數(shù)據(jù)成員的特殊情況下，析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用是否必要是語義爭論，從編程設(shè)計規(guī)范的角度看，在含有虛函數(shù)的父類中，定義虛析構(gòu)函數(shù)絕對必要。

限定僅在子類訪問的成員函數(shù)為protected，需要注意的是數(shù)據(jù)成員應(yīng)始終為私有。

當(dāng)重定義派生的虛函數(shù)時，在派生類中明確聲明其為virtual。根本原因：如果遺漏virtual，閱讀者需要檢索類的所有祖先以確定該函數(shù)是否為虛函數(shù)（譯者注，雖然不影響其為虛函數(shù)的本質(zhì)）。

7. 多重繼承（Multiple Inheritance）

真正需要用到多重實現(xiàn)繼承（multiple implementation inheritance）的時候非常少，只有當(dāng)最多一個基類中含有實現(xiàn)，其他基類都是以Interface為后綴的純接口類時才會使用多重繼承。

定義：多重繼承允許子類擁有多個基類，要將作為純接口的基類和具有實現(xiàn)的基類區(qū)別開來。

優(yōu)點：相比單繼承，多重實現(xiàn)繼承可令你重用更多代碼。

缺點：真正需要用到多重實現(xiàn)繼承的時候非常少，多重實現(xiàn)繼承看上去是不錯的解決方案，通常可以找到更加明確、清晰的、不同的解決方案。

結(jié)論：只有當(dāng)所有超類（superclass）除第一個外都是純接口時才能使用多重繼承。為確保它們是純接口，這些類必須以Interface為后綴。

注意：關(guān)于此規(guī)則，Windows下有種例外情況（譯者注，將在本譯文最后一篇的規(guī)則例外中闡述）。

8. 接口（Interface）

接口是指滿足特定條件的類，這些類以Interface為后綴（非必需）。

定義：當(dāng)一個類滿足以下要求時，稱之為純接口：

1) 只有純虛函數(shù)（"=0"）和靜態(tài)函數(shù)（下文提到的析構(gòu)函數(shù)除外）；

2) 沒有非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員；

3) 沒有定義任何構(gòu)造函數(shù)。如果有，也不含參數(shù)，并且為protected；

4) 如果是子類，也只能繼承滿足上述條件并以Interface為后綴的類。

接口類不能被直接實例化，因為它聲明了純虛函數(shù)。為確保接口類的所有實現(xiàn)可被正確銷毀，必須為之聲明虛析構(gòu)函數(shù)（作為第1條規(guī)則的例外，析構(gòu)函數(shù)不能是純虛函數(shù)）。具體細(xì)節(jié)可參考Stroustrup的《The C++ Programming Language, 3rd edition》第12.4節(jié)。

優(yōu)點：以Interface為后綴可令他人知道不能為該接口類增加實現(xiàn)函數(shù)或非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，這一點對于多重繼承尤其重要。另外，對于Java程序員來說，接口的概念已經(jīng)深入人心。

缺點：Interface后綴增加了類名長度，為閱讀和理解帶來不便，同時，接口特性作為實現(xiàn)細(xì)節(jié)不應(yīng)暴露給客戶。

結(jié)論：。只有在滿足上述需要時，類才以Interface結(jié)尾，但反過來，滿足上述需要的類未必一定以Interface結(jié)尾。

9. 操作符重載（Operator Overloading）

除少數(shù)特定環(huán)境外，不要重載操作符。

定義：一個類可以定義諸如+、/等操作符，使其可以像內(nèi)建類型一樣直接使用。

優(yōu)點：使代碼看上去更加直觀，就像內(nèi)建類型（如int）那樣，重載操作符使那些Equals()、Add()等黯淡無光的函數(shù)名好玩多了。為了使一些模板函數(shù)正確工作，你可能需要定義操作符。

缺點：雖然操作符重載令代碼更加直觀，但也有一些不足

1) 混淆直覺，讓你誤以為一些耗時的操作像內(nèi)建操作那樣輕巧；

2) 查找重載操作符的調(diào)用處更加困難，查找Equals()顯然比同等調(diào)用==容易的多；

3) 有的操作符可以對指針進(jìn)行操作，容易導(dǎo)致bugs，F(xiàn)oo + 4做的是一件事，而&Foo + 4可能做的是完全不同的另一件事，對于二者，編譯器都不會報錯，使其很難調(diào)試；

4) 重載還有令你吃驚的副作用，比如，重載操作符&的類不能被前置聲明。

結(jié)論：

一般不要重載操作符，尤其是賦值操作（operator=）比較陰險，應(yīng)避免重載。如果需要的話，可以定義類似Equals()、CopyFrom()等函數(shù)。

然而，極少數(shù)情況下需要重載操作符以便與模板或“標(biāo)準(zhǔn)”C++類銜接（如operator<<(ostream&, const T&)），如果被證明是正當(dāng)?shù)纳锌山邮埽阋M可能避免這樣做。尤其是不要僅僅為了在STL容器中作為key使用就重載operator==或operator<，取而代之，你應(yīng)該在聲明容器的時候，創(chuàng)建相等判斷和大小比較的仿函數(shù)類型。

有些STL算法確實需要重載operator==時可以這么做，不要忘了提供文檔說明原因。

參考拷貝構(gòu)造函數(shù)和函數(shù)重載。

10. 存取控制（Access Control）

將數(shù)據(jù)成員私有化，并提供相關(guān)存取函數(shù)，如定義變量foo_及取值函數(shù)foo()、賦值函數(shù)set_foo()。

存取函數(shù)的定義一般內(nèi)聯(lián)在頭文件中。

參考繼承和函數(shù)命名。

11. 聲明次序（Declaration Order）

在類中使用特定的聲明次序：public:在private:之前，成員函數(shù)在數(shù)據(jù)成員（變量）前。

定義次序如下：public:、protected:、private:，如果那一塊沒有，直接忽略即可。

每一塊中，聲明次序一般如下：

1) typedefs和enums；

2) 常量；

3) 構(gòu)造函數(shù)；

4) 析構(gòu)函數(shù)；

5) 成員函數(shù)，含靜態(tài)成員函數(shù)；

6) 數(shù)據(jù)成員，含靜態(tài)數(shù)據(jù)成員。

宏DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN置于private:塊之后，作為類的最后部分。參考拷貝構(gòu)造函數(shù)。

.cc文件中函數(shù)的定義應(yīng)盡可能和聲明次序一致。

不要將大型函數(shù)內(nèi)聯(lián)到類的定義中，通常，只有那些沒有特別意義的或者性能要求高的，并且是比較短小的函數(shù)才被定義為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。更多細(xì)節(jié)參考譯文第一篇的內(nèi)聯(lián)函數(shù)。

12. 編寫短小函數(shù)（Write Short Functions）

傾向于選擇短小、凝練的函數(shù)。

長函數(shù)有時是恰當(dāng)?shù)模虼藢τ诤瘮?shù)長度并沒有嚴(yán)格限制。如果函數(shù)超過40行，可以考慮在不影響程序結(jié)構(gòu)的情況下將其分割一下。

即使一個長函數(shù)現(xiàn)在工作的非常好，一旦有人對其修改，有可能出現(xiàn)新的問題，甚至導(dǎo)致難以發(fā)現(xiàn)的bugs。使函數(shù)盡量短小、簡單，便于他人閱讀和修改代碼。

在處理代碼時，你可能會發(fā)現(xiàn)復(fù)雜的長函數(shù)，不要害怕修改現(xiàn)有代碼：如果證實這些代碼使用、調(diào)試?yán)щy，或者你需要使用其中的一小塊，考慮將其分割為更加短小、易于管理的若干函數(shù)。

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譯者：關(guān)于類的注意事項，總結(jié)一下：

1. 不在構(gòu)造函數(shù)中做太多邏輯相關(guān)的初始化；

2. 編譯器提供的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)不會對變量進(jìn)行初始化，如果定義了其他構(gòu)造函數(shù)，編譯器不再提供，需要編碼者自行提供默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)；

3. 為避免隱式轉(zhuǎn)換，需將單參數(shù)構(gòu)造函數(shù)聲明為explicit；

4. 為避免拷貝構(gòu)造函數(shù)、賦值操作的濫用和編譯器自動生成，可目前聲明其為private且無需實現(xiàn)；

5. 僅在作為數(shù)據(jù)集合時使用struct；

6. 組合>實現(xiàn)繼承>接口繼承>私有繼承，子類重載的虛函數(shù)也要聲明virtual關(guān)鍵字，雖然編譯器允許不這樣做；

7. 避免使用多重繼承，使用時，除一個基類含有實現(xiàn)外，其他基類均為純接口；

8. 接口類類名以Interface為后綴，除提供帶實現(xiàn)的虛析構(gòu)函數(shù)、靜態(tài)成員函數(shù)外，其他均為純虛函數(shù)，不定義非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，不提供構(gòu)造函數(shù)，提供的話，聲明為protected；

9. 為降低復(fù)雜性，盡量不重載操作符，模板、標(biāo)準(zhǔn)類中使用時提供文檔說明；

10. 存取函數(shù)一般內(nèi)聯(lián)在頭文件中；

11. 聲明次序：public->protected->private；

12. 函數(shù)體盡量短小、緊湊，功能單一。