Effective cpp 讀書筆記7

繼承與面向對象設計

32.確定你的public繼承塑模出is-a關係

1. “public繼承”以爲is-a。適用於base classes身上的每件事一定也適用於derived classes身上，因爲每個derived class對象也都是base class對象

   • 這一條意思是，注意你在base class定義的函數，因爲公共繼承是is-a的關係，但是這種關係是具體問題具體分析的，不要用常識去理解

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33.避免遮掩繼承而來的名稱

1. derived classes內的名稱會遮掩base classes的名稱。在public繼承下從來沒有人希望如此

2. 爲了讓被遮掩的名稱重見天日，可使用using聲明式或轉交函數

   • 繼承體系內存在函數遮掩。這種遮掩很奇怪，只要函數名重複，不看形參是否一致，就必然會存在遮掩。（派生類的f(double)會遮掩基類的f()）
   • 編譯器名稱查詢：首先看作用域內是否有對應函數，其次看類覆蓋的作用域有沒有，最後看繼承的上級有沒有
   • 兩種方法讓被遮掩的函數重見天日：在對應的derived class的域內（public域）用using聲明；在派生類的其他函數中，顯式調用基類被遮掩的函數

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34.區分接口繼承和實現繼承

1. 接口繼承和實現繼承不同。在public繼承下，derived classes總是繼承base class的接口

2. pure virtual函數只具體指定接口繼承

3. 簡樸的impure virtual函數具體指定接口繼承和缺省實現繼承

4. non-virtual函數具體指定接口繼承以及強制性實現繼承

   • pure virtual函數：只提供接口
   • impure virtual函數：提供接口和缺省實現。這裏，接口和缺省實現應該分開。這裏有2種方法
     – 將這種函數變成pure virtual的形式，同時提供另一個函數作爲缺省實現，在派生類中，暴露這個缺省實現（protected）
     – 將它聲明爲pure virtual並提供實現，在派生類的對應函數中調用基類的缺省實現
   • non-virtual是爲了另derived classes繼承函數的接口和一份強制實現。它代表的意義是不變形凌駕於特異性
   • 程序員2大錯誤：所有函數聲明爲non-virtual（使得derived classes沒有空餘空間進行特化）；所有函數聲明爲virtual（立場不堅定）

5. virtual函數的成本：80-20法則（程序80%的執行時間花在20%的代碼上），意味着你的函數調用有80%是virtual，而不衝擊程雪的效率。當你擔心virtual的成本，請先將精力放在20%的代碼上

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35.考慮virtual函數以外的其他選擇（策略模式）

1. virtual函數的替代方案包括NVI手法以及Strategy設計模式的多種形式。NVI手法自身是一個特殊形式的Template Method設計模式（模板設計模式就是指普通的模板基類）

2. 將機能從成員函數移到class外部函數，帶來的一個缺點是，非成員函數無法訪問class的non-public成員

3. tr1::function對象的行爲就像一般函數指針。這樣的對象可接納“與給定的目標籤名式兼容”的所有可調用物

   • non-Virtual Interface替換virtual：基類的virtual函數設定爲private，設計public的函數定義死上下文，並在其中調用virtual（外覆蓋器），這樣，派生類只需要複寫virtual函數，上下文關係都被基類定死
   • Function Pointer替換virtual：函數指針將動態變換的函數部分從class中移出。但是，任何時候，將class內的技能替換爲class外部的等價機能都會存在爭議
   • tr1::function替換virtual：它能覆蓋的形式更廣，比函數指針要好
   • 用傳統的Strategy模式替代：主要是將本繼承體系的virtual定義好，用另一個繼承體系來設定其他函數去調用這個virtual，可能兩個繼承體系之間存在複用

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36.絕不重新定義繼承而來的non-virtual函數

1. 這一條主要注意動態和靜態綁定，virtual肯定是動態綁定。而我們定義指針的時候，是靜態綁定的關係。所以下面的例子，pB靜態綁定爲B*，由於調用函數沒有virtual，則自動調用了繼承的B的對應函數。Reference也會有這種行爲

class B {
    public: void mf();
}

class D: public B {
    public: void mf()
}

D x;
B* pB = &x;
D* pD = &x;
pB->mf();   // 調用B的mf函數
pD->mf();   // 調用D的mf函數

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37.絕不重新定義繼承而來的缺省參數值

1. 因爲缺省參數值都是靜態綁定，而virtual函數——你唯一應該覆寫的東西卻是動態綁定

   • 靜態類型：在程序中被聲明時所採用的類型
   • 動態類型：目前所指對象的類型

2. 小結：如果基類的virtual函數有缺省值，因爲是靜態綁定，當你用指針動態綁定對象的時候，儘管能調用對應類型的virtual函數，但這個函數的缺省參數僅與指針的聲明對象的virtual函數有關，與動態綁定的對象無關

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39.明智而審慎地使用private繼承

1. private繼承意味着is-implemented-in-terms-of。它通常比複合的級別低。但是當derived class需要訪問protected base class的成員，或者需要重新定義繼承而來的virtual，這麼設計是合理的

2. 和複合不同，private繼承可以造成empty base最優化。這對致力於“對象尺度最小化”的程序庫開發者是重要的

   • 繼承關係是private的時候，不在是is-a的關係，編譯器不會自動完成類型轉化（這意味着動態綁定沒有意義）
   • private繼承：只有實現部分被繼承，接口部分略去。如果D以private形式繼承B，則D對象是根據B對象而得，沒有其他任何意義了
   • private和複合：兩者其實表達的意義一樣。儘量用複合，必要時候採用private。必要時候是指：當protected成員需要被調用或virtual函數需要被覆寫或者極端情況
   • 極端情況：爲了達到空間最優化。因爲絕大多數編譯器對空類（empty class）都會默認安插一個char，使得空類大小爲sizeof爲1，如果有類複用了它，可能因爲內存的齊位需要，增大空間。而如果私有繼承，就不會安插char，這就是空白基類最優化（EBO）
   • 如何阻止derived class重新定義virtual函數：放棄基類的繼承，在原本的derived class內定義新的類繼承基類，那麼，後續的派生類繼承原本的這個derived class的時候，無法暴露virtual函數讓它們覆寫

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40.明智而審慎地使用多重繼承

1. 多重繼承比單一繼承複雜。它可能導致新的歧義，以及對virtual繼承的需要

2. virtual繼承會增加空間、時間、初始化的複雜度。如果virtual base classes不帶任何數據，將是最具使用價值的情況

   • 問題：當MI進入設計，程序可能從一個以上的base class繼承相同的名稱；當存在磚石型多重繼承，C++缺省做法是每個路徑執行復制，存在重複
   • virtual繼承：
     – 當基類通過多條派生路徑被一個派生類繼承時，該派生類只繼承該基類一次
     – C++編譯系統只執行最後的派生類對虛基類的構造函數的調用，而忽略虛基類的其他派生類對虛基類的構造函數的調用
   • virtual繼承用法：
     – 應當在該基類的所有直接派生類中將基類聲明爲虛基類
     – 在最後的派生類中不僅要負責對其直接基類進行初始化，還要負責對虛基類初始化
     – 非必要不要使用virtual base；如果必須使用，儘可能避免在其中放數據