《Effective C++》学习笔记——条款23

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四、Designs and Declarations

Rule 23:Prefer non-member non-friend fuctions to member functions

规则 23:宁以  non-member 、 non-friend 替换 member 函数

1.选哪个?

想象一下,有一个类,表示网页浏览器。这样的类可能提供的众多函数中,有一些用来清除下载元素高速缓存区、清除访问过的URLs的历史记录、以及移除系统中所有cookies:

<span style="color:#666666;">class WebBrowser  {
public:
    ...
    void clearCache();
    void clearHistory();
    void removeCookies();
    ...
}</span>

这是基础的程序,嗯。。调用三个是不是有些太繁琐,所以WebBrowser也可能会提供一个,调用这三个的函数:

<span style="color:#666666;">class WebBrowser  {
public:
    ...
    void clearEverything( );    // 调用两个clear和romove函数
    ...
};</span>

当然这个机能也可由一个 non-member函数调用适当的member函数而提供:

<span style="color:#666666;">void clearBrowser( WebBrowser& wb )
{
    wb.clearCache();
    wb.clearHistory();
    wb.removeCookies();
}</span>

那么,问题来了! 学技术哪家强? (好老的梗啊。。。)

问题是,这两个哪个更好呢?

2.选哪个?

面向对象守则要求:数据以及操作数据的那些函数应该被捆绑在一起,这意味着它建议member函数是较好的选择。

不幸的是,这个建议不正确!

这是基于面向对象真实意义的一个误解。

面向对象守则要求数据应该尽可能被封装。然而与直观的相反地,member函数 clearEverything带来的封装性比 non-member函数 clearBrowser低。

此外,提供non-member函数可允许对WebBrowser相关机能有较大的包裹弹性,而那最终导致较低的编译相依度,增加WebBrowser的可延伸性。

因此,在许多方面 non-member 做法 比member做法好。

3.原因

让我们从封装开始讨论吧。

我们推崇封装的原因——它使我们改变事物而只影响有限客户。

而越多的函数能够访问对象内的数据,我们就判定它数据的封装性越低。

> 条款22曾描述过,成员变量应该是private,因为如果不是private,它就会被无限量的函数访问,等同于毫无封装性。

? 能访问private的函数 只有 class的member函数加上friend函数而已。

如果你要在一个member函数(它不只可以访问class内的private数据。也可以取用private函数、enums、typedefs等等)和一个non-member,non-friend函数(它无法访问上述的东西)之间做抉择,而且两者提供相同的机能——那么,导致较大封装性的是 non-member,non-friend函数,因为它并不增加“能够访问class内的private成分”的函数数量。

这就解释了为什么,上面例子 clearBrowser比clearEverything更受欢迎。

> 在此处要注意两件事:

?1、这个论述只适用于 non-member、non-friend函数。从封装的角度看,这里选择的关键并不在member函数和non-member函数之间,而是在member函数和 non-member、non-friend函数之间。

?2、只因在意其封装性而让函数“成为class的non-member”并不意味着它“不可以是另一个class的member”。我们可以令clearBrowser成为工具类(utility class)的一个 static member函数,只要它不是WebBrowser的一部分(或成为其friend),就不会影响WebBrowser的private成员封装性。

4.怎么做

在C++,比较自然的做法是让clearBrowser成为一个non-member函数并且位于WebBrowser所在的同一个namespace内:

namespace WebBrowserStuff  {
    class WebBrowser  {  ...  };
    void clearBrowser(WebBrowser& wb);
    ...
}

然而,namespace 和 classes不同,namespace可以跨越多个源码文件但class不能。

这点非常重要,因为像例子中的 clearBrowser这样的函数是一个“提供便利的函数”,如果它既不是member函数 也不是friend函数,那它就没有对WebBrowser的特殊访问权利,也就不能提供“WebBrowser客户无法以其他方式取得”的机能。

对于这个例子,像WebBrowser这样的class可能拥有大量便利函数,某些与书签有关、某些与打印有关、还有一些与cookie的管理有关……通常大多数客户只对其中某些感兴趣。没道理一个只对书签相关遍历函数感兴趣的客户却与类似cookie相关便利函数发生编译相依关系。分离它们最直接的做法就是将 书签相关声明于一个头文件,将cookie相关便利函数声明于另一个头文件,再将打印相关便利函数声明于第三个头文件,以此类推:

// 头文件 "webbrowser.h"——这个头文件针对class WebBrowser自身及WebBrowser的核心机能
namespace WebBrowserStuff  {
class WebBrowser  {  ...  };
    ...   // 核心机能
}

// 头文件 “webbrowserbookmarks.h”
namespace WebBrowserStuff  {
    ...    // 与书签相关的便利函数
}

// 头文件“webbrowsercookies.h”
namespace WebBrowserStuff  {
    ...    // 与cookie相关的便利函数
}
...

5.还需要注意一些....

?上面所描述的,多个头文件的方式,正是C++标准程序库的组织方式。

?标准程序库并不是拥有单一、整体、庞大的<C++StandardLibrary>头文件并在其中内含std命名空间内的每一样东西,而是有数十个头文件(<vector>,<algorithm>,<memory>等等),每个头文件声明std的某些机能。如果客户只想使用vector相关机能,他不需要 #include <memory>; 如果客户不想用list,也不需要 #include <list>。

?这允许客户只对他们所用的那一小部分系统形成编译相依,以此种方式切割机能并不适用于class成员函数,因为一个class必须整体定义,不能被分割为片片段段。

?将所有便利函数放在多个头文件内但隶属于同一个命名空间,这意味着客户可以轻松扩展这一组便利函数。他们需要做的就是添加更多的 non-member、non-friend函数到此命名空间内。新函数就像其他旧有的便利函数那样可用且整合为一体。这是class无法提供的另一个性质。因为class定义式对客户而言是不能扩展的。

? 但是,客户可以派生出新的class,但派生类无法访问基类中被封装的成员,于是如此的“扩展机能”只有次级身份。此外,正如条款7所说,并非所有class都被设计用来做base class。

6.请记住

★ 宁可拿non-member、non-friend函数替换 member函数。这样做可以增加封装性、包裹弹性和机能扩充性。

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时间: 2024-08-10 16:47:13

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