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            洛譯小筑

            別來無恙,我的老友…
            隨筆 - 45, 文章 - 0, 評(píng)論 - 172, 引用 - 0
            數(shù)據(jù)加載中……

            [ECPP讀書筆記 條目28] 不要返回指向?qū)ο髢?nèi)部部件的“句柄”

            假設(shè)你當(dāng)前設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序里會(huì)涉及到矩形。每個(gè)矩形的區(qū)域都由它的左上角和右下角的坐標(biāo)來表示。為了讓Rectangle對(duì)象盡可能的小巧,你可能會(huì)做出這樣的決定:并不在Rectangle內(nèi)部保存這些點(diǎn)的坐標(biāo)信息,而是將這些信息保存在一個(gè)輔助結(jié)構(gòu)中,然后讓Rectangle指向它:

            class Point {                      // 表示點(diǎn)的類

            public:

              Point(int x, int y);

              ...

             

              void setX(int newVal);

              void setY(int newVal);

              ...

            };

             

            struct RectData {                  // Rectangle類使用的點(diǎn)的數(shù)據(jù)

              Point ulhc;                      // ulhc = "左上角"

              Point lrhc;                      // lrhc = "右下角"

            };

             

            class Rectangle {

              ...

             

            private:

              std::tr1::shared_ptr<RectData> pData;

                                               // 關(guān)于tr1::shared_ptr請(qǐng)參見條目13

            };

            因?yàn)?span style="font-family:"Courier New";">Rectangle的客戶可能需要計(jì)算矩形的面積,所以這個(gè)類就應(yīng)該提供upperLeftlowerRight函數(shù)。然而,Point卻是一個(gè)用戶自定義的類型,因此伴著你對(duì)條目20中相關(guān)推論的回憶——通過引用傳遞用戶自定義類型的對(duì)象要比直接傳值更高效,你會(huì)讓這些函數(shù)返回指向Point的引用:

            class Rectangle {

            public:

              ...

              Point& upperLeft() const { return pData->ulhc; }

              Point& lowerRight() const { return pData->lrhc; }

              ...

            };

            這樣的設(shè)計(jì)可以通過編譯,但是它卻是錯(cuò)誤的。實(shí)際上,它是自我矛盾的。一方面,由于upperLeftlowerRight的設(shè)計(jì)初衷僅僅是為客戶提供一個(gè)途徑來了解Rectangle的兩個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)在哪里,而不是讓客戶去修改它,因此這兩個(gè)函數(shù)應(yīng)聲明為const成員函數(shù)。另一方面,這兩個(gè)函數(shù)都返回指向私有內(nèi)部數(shù)據(jù)的引用——通過這些引用,調(diào)用者可以任意修改內(nèi)部數(shù)據(jù)!請(qǐng)看下邊的示例:

            Point coord1(0, 0);

            Point coord2(100, 100);

             

            const Rectangle rec(coord1, coord2);  // rec是一個(gè)Rectangle常量

                                                  // 兩頂點(diǎn)是(0, 0), (100, 100)

             

            rec.upperLeft().setX(50);             // 但現(xiàn)在rec的兩頂點(diǎn)卻變?yōu)?/span>

                                                  // (50, 0), (100, 100)!

            upperLeft返回了rec內(nèi)部的Point數(shù)據(jù)成員,在這里請(qǐng)注意:雖然rec本身應(yīng)該是const的,但是調(diào)用者竟可以使用upperLeft所返回的引用來修改這個(gè)數(shù)據(jù)成員!

            上面的現(xiàn)象立刻引出了兩個(gè)議題:首先,數(shù)據(jù)成員僅僅與訪問限制最為寬泛的、返回該數(shù)據(jù)成員引用的函數(shù)擁有同等的封裝性。在這種情況下,即使ulhclrhc聲明為私有的,它們實(shí)際上仍然是公共的,這是因?yàn)楣埠瘮?shù)upperLeftlowerRight返回了指向它們的引用。其次,假設(shè)一個(gè)const成員函數(shù)返回一個(gè)引用,這一引用指向的數(shù)據(jù)與某個(gè)對(duì)象相關(guān),但該數(shù)據(jù)卻保存在該對(duì)象以外,那么函數(shù)的調(diào)用者就可以修改這一數(shù)據(jù)。(這僅僅是按位恒定限制所留下的隱患之一——參見條目3。)

            我們所做的一切都是圍繞著返回引用的成員函數(shù)展開的,但是如果成員函數(shù)返回的是指針或者迭代器,同樣的問題仍然會(huì)因?yàn)橥瑯拥睦碛砂l(fā)生。引用、指針、迭代器都可以稱作“句柄”(獲取其它對(duì)象的渠道),返回一個(gè)指向?qū)ο髢?nèi)部部件的句柄,通常都會(huì)危及到對(duì)象的封裝性。就像我們看到的,即使成員函數(shù)是const的,返回對(duì)象的狀態(tài)也是可以任意更改的。

            大體上講,對(duì)象的“內(nèi)部部件”主要是它的數(shù)據(jù)成員,但是非公有成員函數(shù)(也就是protectedprivate的)同樣也是對(duì)象的內(nèi)部部件。與數(shù)據(jù)成員相同,返回指向成員函數(shù)的句柄也是糟糕的設(shè)計(jì)。這意味著你不應(yīng)該讓一個(gè)公有成員函數(shù)A返回一個(gè)指向非公用成員函數(shù)B的指針。如果你這樣做了,B的訪問權(quán)層次就與A一樣了,這是因?yàn)榭蛻魧⒛軌蛉〉?span style="font-family:"Courier New";">B的指針,然后通過這一指針來調(diào)用它。

            所幸的是,返回指向成員函數(shù)指針的函數(shù)并不常見,所以我們還是把精力放在Rectangle類和它的upperLeftlowerRight成員函數(shù)上。我們所發(fā)現(xiàn)的關(guān)于這些函數(shù)所存在的兩個(gè)問題都可以簡單的解決,只要將它們的返回值限定為const的就可以了:

            class Rectangle {

            public:

              ...

              const Point& upperLeft() const { return pData->ulhc; }

              const Point& lowerRight() const { return pData->lrhc; }

              ...

            };

            使用這一改進(jìn)的設(shè)計(jì)方案,客戶就可以讀取用來定義一個(gè)矩形的兩個(gè)頂點(diǎn),但是他們不可以修改這兩個(gè)Point。這就意味著將upperLeftlowerRight聲明為const并不是一個(gè)假象,因?yàn)樗鼈儗⒉辉试S調(diào)用者來修改對(duì)象的狀態(tài)。至于封裝問題,由于我們一直期望客戶能夠看到構(gòu)造一個(gè)Rectangle的兩個(gè)Point,所以這里我們故意放松了封裝的限制。更重要的是,這一放松是有限的:這些函數(shù)僅僅提供了讀的訪問權(quán)限。寫權(quán)限仍然是禁止的。

            即使這樣,upperLeftlowerRight仍然會(huì)返回指向?qū)ο髢?nèi)部部件的句柄,而且會(huì)存在其他形式的問題。在某些特定的情況下,會(huì)導(dǎo)致懸空句柄:即引用對(duì)象中不再存在的某些部分的句柄。能夠造成此類“會(huì)消失的對(duì)象”最普遍的東西就是函數(shù)返回值。舉例說,請(qǐng)考慮以下函數(shù),它以一個(gè)長方形的形式返回一個(gè)GUI對(duì)象的邊界盒:

            class GUIObject { ... };

             

            const Rectangle boundingBox(const GUIObject& obj);

            // 以傳值方式返回一個(gè)矩形。關(guān)于返回值為什么是const的,請(qǐng)參見條目3

            現(xiàn)在請(qǐng)考慮一下客戶可能怎樣來使用這個(gè)函數(shù):

            GUIObject *pgo;                    // pgo指向某個(gè)GUIObject

            ...

             

            const Point *pUpperLeft = &(boundingBox(*pgo).upperLeft());

            // 取得一個(gè)指向boundingBox左上角頂點(diǎn)的指針

            調(diào)用boundingBox將會(huì)返回一個(gè)新的、臨時(shí)的Retangle對(duì)象。這個(gè)對(duì)象沒有名字,所以姑且叫它temp。隨后temp將調(diào)用upperLeft,然后此次調(diào)用將返回一個(gè)指向temp內(nèi)部部件的引用,特別地,指向構(gòu)造temp的一個(gè)點(diǎn)。pUpperleft將會(huì)指向這一Point對(duì)象。到目前為止一切都很完美,但是任務(wù)尚未完成,因?yàn)樵谶@一語句的最后,boundingBox的返回值(即temp)將會(huì)被銷毀,這樣間接上會(huì)導(dǎo)致tempPoint被銷毀掉。于是,pUpperLeft將會(huì)指向一個(gè)并不存在的對(duì)象。這條語句創(chuàng)建了pUpperLeft,可也讓它成了懸空指針。

            這就解釋了為什么說:任何返回指向?qū)ο髢?nèi)部部件句柄的函數(shù)都是危險(xiǎn)的。至于句柄是指針還是引用還是迭代器,函數(shù)是否是const的,成員函數(shù)返回的句柄本身是不是const的,這一切都無關(guān)緊要。只有一點(diǎn),那就是:只要返回了一個(gè)句柄,那么就意味著你正在承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn):它可能會(huì)比它指向的對(duì)象存活更長的時(shí)間。

            這并不意味著你永遠(yuǎn)也不能讓一個(gè)成員函數(shù)返回一個(gè)句柄。有些時(shí)候你不得不這樣做。比如說,operator[]允許你獲取stringvector中的任一元素,這些operator[]的工作就是通過返回容器內(nèi)部的數(shù)據(jù)來完成的(參見條目3)——當(dāng)容器本身被銷毀時(shí),這些數(shù)據(jù)同時(shí)也會(huì)被銷毀。然而,這僅僅是一個(gè)例外,不是慣例。

            時(shí)刻牢記

            避免返回指向?qū)ο髢?nèi)部部件的句柄(引用、指針或迭代器)。這樣做可以增強(qiáng)封裝性,幫助const成員函數(shù)擁有更加恒定的行為,并且使懸空句柄出現(xiàn)的幾率降至最低。

            posted on 2007-09-23 23:25 ★ROY★ 閱讀(1160) 評(píng)論(2)  編輯 收藏 引用 所屬分類: Effective C++

            評(píng)論

            # re: 【讀書筆記】[Effective C++第3版][第28條]盡量不要使用類型轉(zhuǎn)換  回復(fù)  更多評(píng)論   

            2007-09-24 09:17 | dfl

            # re: 【讀書筆記】[Effective C++第3版][第28條]盡量不要使用類型轉(zhuǎn)換  回復(fù)  更多評(píng)論   

            很有道理
            2007-09-24 09:19 | 金慶
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