今天在《Exceptional C++》上看到的两个有意思的东西

最新推荐文章于 2019-03-14 16:55:01 发布

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#c++ #class #os #basic #编译器 #function

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本文探讨了C++中如何减少编译依赖，并通过命名空间解决函数重名冲突问题。介绍了ostream的正确引用方式及Koenig查找机制，帮助读者理解如何避免命名冲突和提高代码质量。

一：

对于以下代码：

/*
 * Int.h
*/
#include <ostream>

struct Int
{
    std::ostream & print(std::ostream & os) const;
    /* other codes */
};

std::ostream & operator << (std::ostream & os, const Int & i)
{
    return(i.print(os));
}

为了将编译期依存性减至最小，我们一般会用一个ostream的前置声明，来取代<ostream>头文件的包含：

/*
 * Int.h
*/
class ostream;

struct Int
{
    std::ostream & print(std::ostream & os) const;
    /* other codes */
};

std::ostream & operator << (std::ostream & os, const Int & i)
{
    return(i.print(os));
}

也许在过去是可以的(当时ostream是个类，也不在namespace std中)，然而在现今它是非法的，原因有二：

1 ostream现在是在namespace std里，程序员是不允许声明namespace std任何东西的；

2 ostream现在是一个模板的typedef，它是由basic_ostream<char> typedef而成的，不仅在任何情况下前置声明basic_ostream<char>模板都会造成混乱，而且根本不可能可靠地进行前置声明，因为库的各种实现产品可能自行其事，比如加入自己额外的模板参数(在标准要求之外的)，你的代码当然不会知道这些了--这是不允许程序员自己声明namespace std里元素的主要原因之一。

标准库为我们提供了头文件<iosfwd>，它包含了所有流模板(包括basic_ostream)及其标准的typedef(包括ostream)的前置声明，因此我们所需要做的只是用它替代<ostream>头文件。

/*
 * Int.h
*/
#include <iosfwd>

struct Int
{
    std::ostream & print(std::ostream & os) const;
    /* other codes */
};

std::ostream & operator << (std::ostream & os, const Int & i)
{
    return(i.print(os));
}

二：

Koenig查找(简化版)：

如果提供一个类类型的函数参数，那么在查找正确的函数名时，编译器将考虑包含参数类型的名字空间内匹配的函数名。

接口规则：对于类X，所有函数，包括自由函数，只要符合如下条件：

1 “提及”X；

2 与X“一起提供”(在相同的头文件或在同一个namespace中)。

逻辑上都是X的一部分，因为它们构成了X接口的一部分。

下面是Myers例子：

namespace NS
{
    class T { };
}

void f(NS::T) { }

int main()
{
    f(NS::T()); // OK
    return(0);
}

namespace NS
{
    class T { };
    void f(T) { } // new function
}

void f(NS::T) { }

int main()
{
    f(NS::T()); // error: ambiguous
    return(0);
}

#include <iostream>
using namespace std;

namespace A
{
    class T { };
    
    ostream & operator << (ostream & os, const T &)
    {
        return(os << "A");
    }
}

namespace B
{
    ostream & operator << (ostream & os, const A::T &)
    {
        return(os << "B");
    }

    void g(A::T param) { cout << param; } // error: ambiguous
}

int main()
{
    return(0);
}

namespace A
{
    class T { };
    void f(const T &) { }
}

namespace B
{
    void f(const A::T &) { }
    void g(A::T param) { f(param); } // error: ambiguous
}

int main()
{
    return(0);
}

注意！下面这个不是Myers例子：

namespace A
{
    class T { };
    void f(const T &) { }
}

class B // B is not a namespace but a class now!
{
    void f(const A::T &) { }
    void g(A::T param) { f(param); } // OK
};

int main()
{
    return(0);
}

这里B是一个class而不是一个namespace，没有任何二义性，当编译器发现一个名为f()的成员函数，它将不会试图使用Koenig查找规则来发现自由函数。

下面的例子可以更明确的说明这一点：

namespace A
{
    class T { };
    void f(const T &) { }
}

class B // B is not a namespace but a class now!
{
    /*
     * hide other functions named 'f'
     * which in other domain
    */
    void f() { }
    void g(A::T param) { f(param); } // no matching function
};

int main()
{
    return(0);
}

再来看一个例子：

namespace A
{
    class T { };
}

void operator + (A::T, int) { }

namespace B
{
    struct U { };

    /*
     * hide other functions named 'operator +'
     * which in other domain
    */
    void operator + (U, int) { }

    /* no match for 'operator +' */
    void test(A::T param) { param + 1; }
}

int main()
{
    return(0);
}

这种结果不是我们想要的，如果我们想让 param + 1 调用正确函数，

可以用域作用符(::)明确地指示我们要调用哪个函数：

namespace A
{
    class T { };
}

void operator + (A::T, int) { }

namespace B
{
    struct U { };

    /*
     * hide other functions named 'operator +'
     * which in other domain
    */
    void operator + (U, int) { }

    /* call global 'operator +' explicitly */
    void test(A::T param) { ::operator +(param, 1); } // ok
}

int main()
{
    return(0);
}

或是用using声明：

namespace A
{
    class T { };
}

void operator + (A::T, int) { }

namespace B
{
    struct U { };

    /*
     * hide other functions named 'operator +'
     * which in other domain
    */
    void operator + (U, int) { }

    /* using declaration of global 'operator +' */
    using ::operator +;

    void test(A::T param) { param + 1; } // ok
}

int main()
{
    return(0);
}

但是，如果我们无法用上面的方法呢？

比如：test是namespace std中的一个函数，我们就没法用上面的两种方法来调用正确的operator +！

我们还有一个办法，那就是前面讲到的“Koenig查找”！如果我们将第一个 operator + 放入namespace A中，编译器就可以用“Koenig查找”找到正确的operator +！

namespace A
{
    class T { };

    void operator + (A::T, int) { }
}

namespace B
{
    struct U { };

    /*
     * hide other functions named 'operator +'
     * which in other domain
    */
    void operator + (U, int) { }

    /*
     * we need do nothing this time
     * Koenig search (ADL) will get A::operator +
    */
    void test(A::T param) { param + 1; } // ok
}

int main()
{
    return(0);
}

为了防止莫名其秒的函数隐藏给我们带来不必要的痛苦，我们应该将类的全部(包括与类类型相关的自由函数)，放入相同的名字空间！

下面的代码也可以：

class T { };
void operator + (T, int) { }

namespace B
{
    struct U { };

    /*
     * hide other functions named 'operator +'
     * which in other domain
    */
    void operator + (U, int) { }

    /*
     * we need do nothing this time
     * Koenig search (ADL) will get A::operator +
    */
    void test(T param) { param + 1; } // ok
}

int main()
{
    return(0);
}

因为类T与我们都要的operator +定义在同一个文件中，也就是说它们其实是定义在同一个无名的名字空间中，所以，可以由“Koenig查找”找到这个operator +！