重讀經典-《Effective C++》Item2：儘量以const,enum,inline替換#define

本博客（http://blog.csdn.net/livelylittlefish ）貼出作者（三二一@小魚）相關研究、學習內容所做的筆記，歡迎廣大朋友指正！

 

1. 宏定義

 

#define ASPECT_RATIO 1.653

該宏定義ASPECT_RATIO也許從未被編譯器看見，也許在編譯器開始處理源代碼之前就被預處理器替換了。我們知道，宏定義在預處理階段會進行簡單地字符串替換，凡是遇到ASPECT_RATIO的地方都被替換爲1.653。因此，ASPECT_RATIO是不會進入符號表(symbol table)的。

 

符號表複習

 

(1) 什麼是符號表?符號表有哪些重要作用？

符號表是用來記錄編譯過程中的各種信息的表格。

符號表的作用：

• 登記編譯過程輸入和輸出信息
• 在語義分析過程中用於語義檢查和中間代碼生成
• 作爲目標代碼生成階段地址分配的依據

 

(2) 符號表的表項常包括哪些部分?各描述什麼?

符號表的表項包含兩大欄，即名字欄和信息欄；

名字欄也叫主欄，存放名字的標示符，稱爲關鍵字；

信息欄包含許多子欄和標誌位，用來記錄相應名字的各種不同屬性。

 

(3) 符號表的組織方式有哪些?它的組織取決於哪些因素?

符號表的組織形式分爲直接組織方式和間接組織方式兩大類。

直接組織方式中各項按固定長度順序存放；

間接組織方式中，符號表的主欄存放標識符的一個指示器和一個整數（標識符的起始位置和長度），而標識符的字符串則存放在一個字符串數組中。

 

符號表的組織主要取決於以下幾個因素：

• 表項中的各欄所佔的存儲單元和長度是否固定
• 語言中標識符的長度限制
• 哪些項有哪些共同值
• 對符號表操作和使用方式

 

(4) Win32平臺和Linux平臺上怎樣查看可執行程序的符號表？

• win32平臺

dumpbin命令

如>dumpbin /SYMBOLS filename (其中>爲命令行提示符)

• Linux平臺

objdump命令

如# objdump -s filename (其中#爲命令行提示符)

 

因此，當1.653出現編譯錯誤的時候，我們很難搞清楚到底是哪裏的問題；另外，在調試階段，也很難定位（我們通過visual Stiduo或者Linux平臺上的gdb在調試的過程中無法查知定義的宏的值，因爲符號表中沒有該符號），因此不能夠所見即所得，還要通過查閱代碼才能知道該宏定義。

 

那麼，如何解決呢？如下。

 

2. 使用const定義常量

 

例如，以上define定義的宏可以改爲：

const double AspectRatio = 1.653;  //大寫名稱通常用於宏，因此這裏改變寫法

 

從以上的那個以可以看出，該常量有類型，爲double，它作爲一個語言常量，肯定會被編譯器看到，當然就會進入符號表。在調試的過程中，也可以查知該常量的值。

 

3. class專屬常量

 

如果將常量的作用域(scope)限制於class內，必須讓它成爲class的一個成員(member)。如果要確保此常量至多有一份實體，必須讓它成爲static成員。

 

例如，以下程序可以很好的說明class專屬常量的定義方法。

/**
* <Effective C++>, page 14
* const data of class
* platform: visual studio 2005, win32
* filename: item2.1.cpp
*/
#include <iostream>
using namespace std;

class MyTest
{
    //(1) error C2864: 'MyTest::MaxNumber1' : only static const integral data members can be initialized within a class
    //int MaxNumber1 = 5;

    //(2) error C2864: 'MyTest::MaxNumber2' : only static const integral data members can be initialized within a class
    //const int MaxNumber2 = 5;

    //(3) error C2864: 'MyTest::MaxNumber3' : only static const integral data members can be initialized within a class
    //static int MaxNumber3 = 5;

    //(4) ok
    static const int MaxNumber4 = 5;
    static const char cconst4 = 'B';

    //(5) error C2864: 'MyTest::dconst4' : only static const integral data members can be initialized within a class
    //static const double dconst4 = 200.00;

public:
    //(6) error C2758: 'MyTest::MaxNumber2' : must be initialized in constructor base/member initializer list
    MyTest()
    {
        cout<<"MyTest constructor! "<<endl;
        cout<<"MaxNumber4 = "<<MaxNumber4<<endl;
        cout<<"cconst4 = "<<cconst4<<endl;
    }
};

int main()
{
    MyTest obj;

    return 0;
}

 

 

代碼註釋中的(1),(2),(3)表示step編號。

從(1),(2),(3)中，我們可以看出，只有static const integral data member(靜態整型常量數據成員)才能在類內初始化。從(4),(5)中也可以得到證明。其中，char型相當於整型。

 

運行結果如下。

MyTest constructor!

MaxNumber = 5

cconst1 = A

cconst2 = B

dconst1 = 100

 

再如。

/**
* <Effective C++>, page 14
* const data of class
* platform: visual studio 2005, win32
* filename: item2.2.cpp
*/
#include <iostream>
using namespace std;

class MyTest
{
    int MaxNumber1;
    const int MaxNumber2;
    static int MaxNumber3;

    static const int MaxNumber4 = 5;
    static const char cconst4 = 'B';

    static const int MaxNumber5;

public:
    //(1) error C2758: 'MyTest::MaxNumber2' : must be initialized in constructor base/member initializer list
    //(4) error C2438: 'MaxNumber3' : cannot initialize static class data via constructor
    //(7) error C2438: 'MaxNumber5' : cannot initialize static class data via constructor
    MyTest():MaxNumber1(5), MaxNumber2(5)//, MaxNumber5(5)//, MaxNumber3(5)
    {
        //(2) error C2166: l-value specifies const object
        //MaxNumber2 = 5;

        //(3) error LNK2001: unresolved external symbol "private: static int MyTest::MaxNumber3" (?MaxNumber3@MyTest@@0HA)
        //MaxNumber3 = 5;

        //(6) error C3892: 'MaxNumber5' : you cannot assign to a variable that is const
        //MaxNumber5 = 5;

        cout<<"MyTest constructor! "<<endl;
        cout<<"MaxNumber1 = "<<MaxNumber1<<endl;
        cout<<"MaxNumber2 = "<<MaxNumber2<<endl;
        cout<<"MaxNumber3 = "<<MaxNumber3<<endl;
        cout<<"MaxNumber4 = "<<MaxNumber4<<endl;
        cout<<"MaxNumber5 = "<<MaxNumber5<<endl;
        cout<<"cconst4 = "<<cconst4<<endl;
    }
};

//(5) ok
int MyTest::MaxNumber3 = 5;

//(8) ok
const int MyTest::MaxNumber5 = 5;

//(9) error C2761: 'int MyTest::MaxNumber1' : member function redeclaration not allowed
//int MyTest::MaxNumber1 = 5;

int main()
{
    MyTest obj;

    return 0;
}

 

 

運行結果如下。

MyTest constructor!

MaxNumber1 = 5

MaxNumber2 = 5

MaxNumber3 = 5

MaxNumber4 = 5

MaxNumber5 = 5

cconst4 = B

 

代碼註釋中的(1),(2),(3)表示step編號。

從(1),(2)可以看出，非靜態的常量數據成員必須在構造函數的初始化列表中初始化；如果在構造函數中初始化，會出現error c2166的錯誤，即常量對象是隻讀(read only)的，不能對其賦值。

 

從(3),(4),(5)可知，靜態非常量數據成員只能在類外(類的實現文件)初始化。

從(6),(7),(8)可知，靜態常量數據成員也可以在類外(類的實現文件)初始化。

結論：

• 靜態常量數據成員可以在類內初始化(即類內聲明的同時初始化)，也可以在類外，即類的實現文件中初始化，不能在構造函數中初始化，也不能在構造函數的初始化列表中初始化；
• 靜態非常量數據成員只能在類外，即類的實現文件中初始化，也不能在構造函數中初始化，不能在構造函數的初始化列表中初始化；
• 非靜態的常量數據成員不能在類內初始化，也不能在構造函數中初始化，而只能且必須在構造函數的初始化列表中初始化；
• 非靜態的非常量數據成員不能在類內初始化，可以在構造函數中初始化，也可以在構造函數的初始化列表中初始化；

 

總結如下表：

類型 初始化方式	類內(聲明)	類外(類實現文件)	構造函數中	構造函數的初始化列表
非靜態非常量數據成員	N	N	Y	Y
非靜態常量數據成員	N	N	N	Y (must)
靜態非常量數據成員	N	Y (must)	N	N
靜態常量數據成員	Y	Y	N	N

 

4. enum類型的class專屬常量

 

上述4中類型的數據成員，都有各自的初始化方法，唯一列外就是在class編譯期間要一個class常量，除了採用靜態常量數據成員外，還可以使用enum類型的數據，即改用所謂的"the enum hack"補償做法，其理論基礎是“一個屬於枚舉類型(enumerated type)的數值可權充int被使用”。例如，

 

class MyTest

{

private:

    enum {MaxNumber = 5}; //"the enum hack"使MaxNumber成爲5的一個記號名稱

    int score[MaxNumber];

 

};

 

enum hack的行爲某方面較像#define而不像const，如可以取一個const的地址，而不能取一個enum的地址，也不能取一個#define的地址；

 

5. 使用inline函數代替宏函數

 

(template) inline函數的好處：

• 獲得宏帶來的效率(宏沒有函數調用帶來的額外開銷)
• 一般函數的所有可預料行爲和類型安全性(type safety)

 

 

remember

對於單純常量，最好以const對象或enum替換#defines；

對於形似函數的宏（macros），最好改用inline函數替換#defines

 

注：該文程序亦可在Linux平臺上運行。