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第五章. 實(shí)現(xiàn)
在大多數(shù)情況下，恰當(dāng)?shù)刈龊妙悾ㄒ约邦惸０澹┑亩x和函數(shù)（以及函數(shù)模板）的聲明是整個(gè)實(shí)現(xiàn)工作的重中之重。一旦你順利地完成了這些工作，那么相關(guān)的實(shí)現(xiàn)工作大都是直截了當(dāng)?shù)摹Ｈ欢@里還存在一些需要關(guān)注的事情：過早地定義變量可能會(huì)犧牲性能。濫用轉(zhuǎn)型可能會(huì)使代碼變得笨重且不以維護(hù)，同時(shí)也會(huì)困擾于無盡難于發(fā)現(xiàn)的 bug 。返回一個(gè)對象內(nèi)部內(nèi)容的句柄會(huì)破壞代碼的封裝性，同時(shí)留給客戶端程序員一個(gè)懸而未決的“野句柄”。如果對異常的影響考慮不周，那么將會(huì)帶來資源泄露和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的破壞。過分熱衷于使用內(nèi)聯(lián)會(huì)使代碼不斷膨脹。代碼文件過多過復(fù)雜會(huì)造成的過于復(fù)雜的耦合，程序的構(gòu)建時(shí)間會(huì)漫長得讓人無法忍受。
所有這些問題都是可以避免的。本章就來講解如何去做。
第26條： 定義變量的時(shí)機(jī)越晚越好
你經(jīng)常要使用構(gòu)造函數(shù)或者析構(gòu)函數(shù)來定義某個(gè)類型的一個(gè)變量，當(dāng)系統(tǒng)控制在接收到這一變量的定義時(shí)，就引入了一次構(gòu)造過程的開銷；在變量達(dá)到自身作用域以外時(shí)，就引入一次析構(gòu)過程的開銷。未使用的變量也會(huì)帶來一定的開銷，所以你應(yīng)該盡可能的避免這種浪費(fèi)的出現(xiàn)。
你可能會(huì)想你永遠(yuǎn)也不會(huì)定義變量而不去使用，但是你可能需要三思而后行。請觀察下邊的函數(shù)，它在所提供的密碼足夠長時(shí)，可以返回一個(gè)加密版本的密碼。如果密碼長度過短，函數(shù)就會(huì)拋出一 個(gè) logic_error 類 型的異常（這個(gè)異常類型定義于標(biāo)準(zhǔn) C++ 庫中，參見第 54 條）：
// 這個(gè)函數(shù)定義 "encrypted" 變量的時(shí)機(jī)過早
std::string encryptPassword(const std::string& password)
{
using namespace std;
string encrypted;
if (password.length() < MinimumPasswordLength) {
throw logic_error("Password is too short");
}
... // 對密碼加密
return encrypted;
}
本函數(shù)中，對象 encrypted 并不是完全未使用的，但是在拋出異常的情況下，函數(shù)就不會(huì)使用它。也就是說，即使 encryptPassword 拋出一個(gè)異常的話，你也要為 encrypted 付出一次構(gòu)造和一次析構(gòu)的代價(jià)。因此，你最好這樣做：推遲 encrypted 的定義，直到你確認(rèn)你需要它時(shí)再進(jìn)行 ：
// 這個(gè)函數(shù)推遲了 encrypted 的定義，直到真正需要它時(shí)再進(jìn)行
std::string encryptPassword(const std::string& password)
{
using namespace std;
if (password.length() < MinimumPasswordLength) {
throw logic_error("Password is too short");
}
string encrypted;
... // 對密碼加密
return encrypted;
}
上面的代碼還不像你想象的那么嚴(yán)謹(jǐn)，這是因?yàn)樵诙x encrypted 是沒有為它設(shè)置任何初始化參數(shù)。這就意味著編譯器將調(diào)用它的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。通常情況下，你要對一個(gè)對象需要做的第一件事就是為它賦一個(gè)值，通常是通過一次賦值操作。第 4 條中解釋了為什么使用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)構(gòu)造對象并為其賦值，要比使用需要的值對其進(jìn)行初始化的效率低一些。那里的分析符合此處的情況。比如說，可以假設(shè)的較困難的部分是通過下面的函數(shù)來解決的：
void encrypt(std::string& s); // encrypts s in place
encryptPassword 就應(yīng)該以下面的方式來實(shí)現(xiàn)了，盡管它不是最優(yōu)秀的：
// 這一函數(shù)推遲了 enctypted 定義的時(shí)機(jī)，直到需要時(shí)才進(jìn)行。
// 但仍然會(huì)帶來不必要的效率問題。
std::string encryptPassword(const std::string& password)
{
... // 同上，檢查密碼長度
std::string encrypted; // encrypted 的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)版本
encrypted = password; // 對 encrypted 賦值
encrypt(encrypted);
return encrypted;
}
更好的一種實(shí)現(xiàn)方式是，使用 password 來初始化 encrypted ，這樣就可以跳過默認(rèn)構(gòu)造過程所帶來的無謂的性能開銷：
// 最后給出定義和初始化 encrypted 的最佳方法
std::string encryptPassword(const std::string& password)
{
... // 檢查長度
std::string encrypted(password);// 通過拷貝構(gòu)造函數(shù)定義和初始化
encrypt(encrypted);
return encrypted;
}
此時(shí)標(biāo)題中 的“越 晚 越好”的含義就十分明顯了。你不僅僅要推遲一個(gè)變量的定義時(shí)機(jī)，直到需要它時(shí)再進(jìn)行；你還需要繼續(xù)推遲，直至你掌握了它的初始化參數(shù)為止。這樣做，你就可以避免去構(gòu)造和析構(gòu)不必要的對象，你也可以避免那些無關(guān)緊要的默認(rèn)構(gòu)造過程。還有，通過初始化這些變量，定義這些變量的目的一目了然，從而代碼也變得更加清晰。
“但是循環(huán)呢？”你可 能會(huì)想。如果一個(gè)變量僅僅在循環(huán)題中使用，那么更好的選擇是：將它定義在循環(huán)題的外部，在每次循環(huán)迭代前對其進(jìn)行賦值；還是：在循環(huán)體的內(nèi)部定義變量？也就是說，哪種基本結(jié)構(gòu)是更優(yōu)秀的呢？
// 方法 A ：在循環(huán)體外部定義
Widget w;
for (int i = 0; i < n; ++i){
w = 取決于 i 的某個(gè)值 ;
...
}
// 方法 B: 在循環(huán)體內(nèi)部定義
for (int i = 0; i < n; ++i) {
Widget w( 取決于 i 的某個(gè)值 ) ;
...
}
這里我使用了 Widget 類型的對象，而不是 string 類型的對象，從而避免了進(jìn)行構(gòu)造、析構(gòu)、或者對象賦值等過程帶來的誤差。
對于 Widget 的操作而言，上面兩種方法所帶來的開銷如下：
l 方法 A ： 1 個(gè)構(gòu)造函數(shù) + 1 個(gè)析構(gòu)函數(shù) + n 次賦值。
l 方法 B ： n 個(gè)構(gòu)造函數(shù) + n 個(gè)析構(gòu)函數(shù)。
對于那些一次賦值操作比一對構(gòu)造 - 析構(gòu)操作開銷更低的類而言，方法 A 是較高效的。尤其是在 n 較大的情況下。否則方法 B 就是更好的選擇。還有，方法 A 使得 w 位于一個(gè)比方法 B 更大的作用域中，這是違背程序的可讀性和可維護(hù)性原則的。因此，除非你確認(rèn) : (1) 賦值操作比一對構(gòu)造 - 析構(gòu)操作更高效， (2) 當(dāng)前代碼是對性能敏感的；其他任何情況下，你都應(yīng)該使用方法 B 。
銘記在心
l 定義變量的時(shí)機(jī)越晚越好。這可以提高程序的清晰度和工作效率。