[翻译] Effective C++, 3rd Edition, Item 19: 视 class design（类设计）为 type design（类型设计）

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翻译最新推荐文章于 2026-11-12 15:18:02 发布 3.2k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

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Item 19: 视 class design（类设计）为 type design（类型设计）

作者：Scott Meyers

译者：fatalerror99 (iTePub's Nirvana)

发布：http://blog.youkuaiyun.com/fatalerror99/

在 C++ 中，就像其它 object-oriented programming languages（面向对象编程语言），通过定义一个新 class（类）来定义一个新 type（类型）。作为一个 C++ 开发者，你的大量时间就这样花费在加大你的 type system（类型系统）上。这意味着你不仅仅是一个 class designer（类设计者），而且是一个 type designer（类型设计者）。重载函数和运算符，控制内存分配和回收，定义 object 的初始化和终结过程——这些全在你的掌控之中。因此你应该在 class design（类设计）中倾注大量心血，就像语言设计者在语言的 built-in types（内建类型）的设计中所倾注的心血。

设计良好的 classes 是具有挑战性的，因为设计良好的 types 是具有挑战性的。良好的 types 拥有简单自然的语法，符合直觉的语义，以及一个或更多高效的实现。在 C++ 中，一个缺乏计划的 class definition（类设计），不可能达到上述任何一个目标。甚至一个 class 的 member functions（成员函数）的执行特征可能受到它们被声明的方式的影响。

那么，如何才能设计高效的 classes 呢？首先，你必须理解你所面对的问题。实际上每一个 class 都需要你面对下面这些问题，其答案通常就导向你的设计的限制因素：

你的新 type（类型）的 objects 应该如何创建和销毁？这些如何做将影响到你的 class 的 constructors（构造函数）和 destructor（析构函数），以及内存分配和回收的函数（operator new，operator new[]，operator delete，和 operator delete[] ——参见 Chapter 8）的设计，只要你写了它们。

object initialization（对象初始化）和 object assignment（对象赋值）应该有什么不同？这个问题的答案决定了你的 constructors（构造函数）和你的 assignment operators（赋值运算符）的行为和它们之间的不同。这对于不混淆 initialization（初始化）和 assignment（赋值）是很重要的，因为它们相当于不同的函数调用（参见 Item 4）。

passed by value（传值）对于你的新 type（类型）的 objects 意味着什么？记住，copy constructor（拷贝构造函数）定义了一个 type（类型）的 pass-by-value（传值）是如何实现的。

你的新 type（类型）的合法值的限定条件是什么？通常，对于一个 class 的 data members（数据成员）来说，仅有某些值的组合是合法的。那些组合决定了你的 class 必须维持的 invariants（不变量）。这些 invariants（不变量）决定了你必须在 member functions（成员函数）内部进行错误检查，特别是你的 constructors（构造函数），assignment operators（赋值运算符），和 "setter" 函数。它可能也会影响你的函数抛出的 exceptions（异常），和你的函数的exception specifications（异常规范）（你用到它的可能性很小）。

你的新 type（类型）是否适合放进一个 inheritance graph（继承图）中？如果你从已经存在的 classes 继承，你将被那些 classes 的设计所约束，特别是它们的函数是 virtual（虚拟）还是 non-virtual（非虚拟）（参见 Items 34 和 36）。如果你希望允许其它 classes 从你的 class 继承，将影响到你声明的函数是否为 virtual（虚拟），特别是你的 destructor（析构函数）（参见 Item 7）。

你的新 type（类型）允许哪种 type conversions（类型转换）？你的 type（类型）身处其它 types（类型）的海洋中，所以是否要在你的 type 和其它 types 之间有一些转换？如果你希望允许 type T1 的 objects implicitly（隐式）转换到 type T2 的 objects，你就要么在 class T1 中写一个 type conversion function（类型转换函数）（例如，operator T2），要么在 class T2 中写一个 non-explicit constructor（非显式构造函数），而且它们都要能够以单一 argument（实参）调用。如果你希望仅仅允许 explicit conversions（显示转换），你就要写执行这个转换的函数，而且你还需要避免使它们的 type conversion operators（类型转换运算符）或 non-explicit constructor（非显式构造函数）能够以一个 argument（实参）调用。（作为一个既是隐式又是显式转换函数的例子，参见 Item 15。）

对于新 type（类型）哪些运算符和函数有意义？这个问题的答案决定你应该为你的 class 声明哪些函数。其中一些是 member functions（成员函数），另一些不是（参见 Items 23，24 和 46）。

哪些标准函数不应该被接受？你需要将那些都声明为 private（私有）的（参见 Item 6）。

你的新 type（类型）中哪些成员可以被访问？这个问题的可以帮助你决定哪些成员是 public（公有）的，哪些是 protected（保护）的，以及哪些是 private（私有）的。它也可以帮助你决定哪些 classes 和／或 functions 应该是 friends（友元），以及一个 class 嵌套在另一个 class 内部是否有意义。

什么是你的新 type（类型）的 "undeclared interface"？出于对 performance（性能），exception safety（异常安全）（参见 Item 29），以及 resource usage（资源使用）（例如，锁和动态内存）的考虑，它提供哪种保证？你在这些领域提供的保证将强行约束你的 classes 的实现。

你的新 type（类型）有多大程度的通用性？也许你并非真的要定义一个新的 type（类型）。也许你要定义一个整个的类型家族。如果是这样，你不需要定义一个新的 class，而是需要定义一个新的 class template（类模板）。

一个新的 type（类型）真的是你所需要的吗？如果你只是要定义一个新的 derived class（派生类），以便让你可以为一个已存在的 class 增加一些功能，也许通过简单地定义一个或更多 non-member functions（非成员函数）或 templates（模板）能更好地达成你的目标。

回答这些问题是困难的，所以定义高效的 classes 是具有挑战性的。然而，如果做好了，在 C++ 中 user-defined classes（用户定义类）生成的 types（类型）至少可以和 built-in types（内建类型）一样好用，它会使一切努力都变的有价值。

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