sherrylso

        C++之父Bjarne stroustrup曾經(jīng)說過：不需要了解所有的c++細(xì)節(jié)，也能夠?qū)懗龊玫腸++程序；不應(yīng)該注重語言方面的特征，而應(yīng)該注重軟件設(shè)計(jì)技術(shù)本身。很顯然，我的這篇文章，與這兩句話背道而馳:).的確，我們程序員，不應(yīng)該把精力放在c++本身語言的特征上，而是應(yīng)該思考軟件設(shè)計(jì)技術(shù)本身。那么，在我們需要提高對c++理解的同時(shí)，是不是我們從下面幾個(gè)方面為著眼點(diǎn)
1） 從編譯原理的角度
2） 從技術(shù)需求的角度
3） 從軟件設(shè)計(jì)技術(shù)的角度
從以上的幾個(gè)角度，來重新審視c++一些晦澀語法，或許，我們能從中獲益。在這里，我要說的是，我們不單單是要記住這些c++語言特性怎么樣的使用，而是應(yīng)該知道這些語言特性背后隱藏的故事，以便于我們更深層次地理解c++,理解軟件設(shè)計(jì)。
一、子類通過函數(shù)名字隱藏父類函數(shù)。
如下例：

class Base
{
public:
 virtual void f(int x);
};
class Derived: public Base
{
public:
 virtual void f(double* pd);
};
int main()
{
  Derived* pd = new Derived();
  pd->f(10); //compile error!!!
}

         當(dāng)我們編譯pd->f(10)操作時(shí)，編譯器報(bào)錯(cuò)。按照我們常規(guī)的理解是：父類的函數(shù)void f(int x)與子類的函數(shù)void f(double*pd)，由于參數(shù)類型不同，其函數(shù)簽名也是不一樣的，按照這樣的邏輯，在這個(gè)類繼承體系中，這兩個(gè)函數(shù)完全應(yīng)該是互不隱藏的，我們完全可以認(rèn)為是符合overloaded規(guī)則的兩個(gè)函數(shù)。
        但是，在c++里，子類通過函數(shù)名字隱藏父類函數(shù)，而不是通過函數(shù)簽名！c++給出的解釋也是合理的：試想一種情況：你使用了別人寫的類庫，繼承其中的某個(gè)類，寫了你自己的子類。
如上面的例子，你的子類就是Derived,而類庫中的父類就是Base.當(dāng)你根本不知道在父類中還有這樣一個(gè)f(int x)函數(shù)時(shí)，在調(diào)用子類Derived的f函數(shù)時(shí)，你犯了錯(cuò)誤，參數(shù)類型傳成了int類型（或者不是你犯的錯(cuò)誤，編譯器幫你自動轉(zhuǎn)化為int類型），結(jié)果是：程序可以正常運(yùn)行，但是，執(zhí)行的結(jié)果卻不是你所期望的，是f(int x)調(diào)用，而不是你自己的實(shí)現(xiàn)：f（double* pd)調(diào)用！
         這就是c++為什么通過函數(shù)名字隱藏父類函數(shù)的原因。
        說到這里，我們需要補(bǔ)充幾句：雖然c++在語言層面上給我們提供了這樣的保證，但是，子類hide父類的函數(shù)，這是一個(gè)非常不好的設(shè)計(jì)。從OO的角度出發(fā)，應(yīng)該講求的是Liskov Substitution Principle。即：suntypes must be substitutable fro their base types.很顯然，當(dāng)hide行為發(fā)生時(shí)，從接口的角度來講，子類與父類是不能互為替代的。父類的protected or public的方法，應(yīng)該很自然地由其所有子類所繼承，而不是被隱藏。隱藏行為的發(fā)生，相當(dāng)于在這套繼承體系中開的一個(gè)后門。很顯然，C++幫助我們自動隱藏了父類的方法，但是，作為程序開發(fā)的我們，應(yīng)該意識到這一點(diǎn)，也應(yīng)該避免這樣的設(shè)計(jì)。
二、c++的per-class allocator語法規(guī)則
          在D&E of C++一書中，Stroustrup給出了幾點(diǎn)c++提供per-class allocator的理由，這些理由也是我們使用class level的allocator的原因，所以，有必要我們總結(jié)一下：
第一、許多程序應(yīng)用，需要在運(yùn)行的過程中，大量地Create和Delete對象。這些對象，諸如：tree nodes,linked list nodes，messages等等。如果在傳統(tǒng)的heap完成這些對象的創(chuàng)建，銷毀，由于大量的內(nèi)存申請，釋放，勢必會造成內(nèi)存碎片。這種情況下，我們需要對內(nèi)存分配進(jìn)行細(xì)粒度的控制。
第二、一些應(yīng)用需要長時(shí)間跑在內(nèi)存受限的裝置上，這也需要我們對內(nèi)存分配進(jìn)行細(xì)粒度的控制，而不是無限制地分配，釋放。
主要基于以上的兩點(diǎn)，c++提供了per-class allocator語言支持。
如下例：

class X
{
public:
  void* operator new(size_t sz); //allocate sz bytes
  void  operator delete(void* p) //free p;
};

      new操作符函數(shù)負(fù)責(zé)對象X的內(nèi)存分配。對這樣一個(gè)語法規(guī)則，我們好奇的是，為什么聲明了一個(gè)我們從來都不使用的參數(shù)size_t sz.我們的使用語法如下： X* px = new X;
C++也給出了解釋：per-class allocator機(jī)制將適用整個(gè)類的繼承體系。例如：

class Y: public X //ojects of class Y are also allocated using X::operator new
{
  //
  // 
};

        對于子類Y,其內(nèi)存分配函數(shù)也是X::operator new()。但是，在這里，內(nèi)存分配的大小，不應(yīng)該是sizeof(X),而是sizeof(Y).問題的關(guān)鍵在這里：C++通過提供多余的參數(shù)size_t sz，而給開發(fā)者提供了更大的靈活性，也即：per-class allocator是面向類的繼承體系的內(nèi)存管理機(jī)制，而不單單是面向單個(gè)類。
三、Koenig Lookup機(jī)制。
        大家對Andrew Koenig應(yīng)該很熟悉，c++大牛，是AT&T公司Shannon實(shí)驗(yàn)室大規(guī)模編程研究部門中的成員，同時(shí)他也是C++標(biāo)準(zhǔn)委員會的項(xiàng)目編輯。他擁有超過30年的編程經(jīng)驗(yàn)，其中有15年的C++使用經(jīng)驗(yàn)。
        Koenig Lookup，就是以Andrew Koenig命名的查找規(guī)則。在看這個(gè)定義之前，我們先弄清楚函數(shù)所在的域的分類，一般來講，分為：
1：類域（函數(shù)作為某個(gè)類的成員函數(shù)（靜態(tài)或非靜態(tài)））
2：名字空間域
3：全局域（即C++默認(rèn)的namespace)
        而Koenig Lookup機(jī)制，就是當(dāng)編譯器對無限定域的函數(shù)調(diào)用進(jìn)行名字查找時(shí)，除了當(dāng)前名字空間域以外，也會把函數(shù)參數(shù)類型所處的名字空間加入查找的范圍。
如下例：

#include <iostream>
using namespace std;
namespace Koenig
{
    class MyArg
    {
    public:
         ostream& print(ostream& out) const
         {
            out<<"this is MyArg."<<endl;
         }
    };
 
    inline ostream& operator<<(ostream& out, const MyArg& myArg)
    {
         return myArg.print(out);
    }
}
 
int main()
{
    Koenig::MyArg myArg;
    cout<<myArg;
    return 0;
}

       如上的代碼，使用operator<<操作符函數(shù)，打印對象的狀態(tài)，但是函數(shù)ostream& operator<<(ostream& out, const MyArg& myArg) 的定義域是處于名字空間Koenig中，為什么編譯器在解析main函數(shù)（全局域）里面的operator<<調(diào)用時(shí)，它能夠正確定位到Koenig名字空間里面的operator<<？這是因?yàn)楦鶕?jù)Koenig查找規(guī)則，編譯器需要把參數(shù)類型MyArg所在的名字空間Koenig也加入對ostream& operator<<(ostream& out, const MyArg& myArg) 調(diào)用的名字查找范圍中。
        如果沒有Koenig查找規(guī)則，我們就無法直接寫cout<<myArg;，而是需要寫類似Koenig::operator<<(std::cout, myArg); 這樣的代碼（使用完全限定名）。這樣的結(jié)果是，即不直觀也不方便。

        其實(shí)在C++里，提供了很多類似于Koenig查找規(guī)則的機(jī)制，以保證程序語法上的簡潔，明了。例如：許多的操作符函數(shù)，COPY構(gòu)造函數(shù)。而這些，也是我們寫出專業(yè)的C++程序的基本。
未完待續(xù):)