Effective C++ 2e Item1

 

从C转向C++

对每个人来说，习惯C++需要一些时间，对于已经熟悉C的程序员来说，这个过程尤其令人苦恼。因为C是C++的子集，所有的C的技术都可以继续使用，但很多用起来又不太合适。例如，C++程序员会认为指针的指针看起来很古怪，他们会问：为什么不用指针的引用来代替呢？
C是一种简单的语言。它真正提供的只有有宏、指针、结构、数组和函数。不管什么问题，C都靠宏、指针、结构、数组和函数来解决。而C++不是这样。宏、指针、结构、数组和函数当然还存在，此外还有私有和保护型成员、函数重载、缺省参数、构造和析构函数、自定义操作符、内联函数、引用、友元、模板、异常、名字空间，等等。用C++比用C具有更宽广的空间，因为设计时有更多的选择可以考虑。
在面对这么多的选择时，许多C程序员墨守成规，坚持他们的老习惯。一般来说，这也不是什么很大的罪过。但某些C的习惯有悖于C++的精神本质，他们都在下面的条款进行了阐述。

条款1：尽量用const和inline而不用#define
这个条款最好称为：“尽量用编译器而不用预处理”，因为#define经常被认为好象不是语言本身的一部分。这是问题之一。再看下面的语句：
    #define ASPECT_RATIO 1.653
编译器会永远也看不到ASPECT_RATIO这个符号名，因为在源码进入编译器之前，它会被预处理程序去掉，于是ASPECT_RATIO不会加入到符号列表中。如果涉及到这个常量的代码在编译时报错，就会很令人费解，因为报错信息指的是1.653，而不是ASPECT_RATIO。如果ASPECT_RATIO不是在你自己写的头文件中定义的，你就会奇怪1.653是从哪里来的，甚至会花时间跟踪下去。这个问题也会出现在符号调试器中，因为同样地，你所写的符号名不会出现在符号列表中。
解决这个问题的方案很简单：不用预处理宏，定义一个常量：
    const double ASPECT_RATIO = 1.653;
这种方法很有效。但有两个特殊情况要注意。
首先，定义指针常量时会有点不同。因为常量定义一般是放在头文件中（许多源文件会包含它），除了指针所指的类型要定义成const外，重要的是指针也经常要定义成const。例如，要在头文件中定义一个基于char*的字符串常量，你要写两次const：
    const char * const authorName = "Scott Meyers";
关于const的含义和用法，特别是和指针相关联的问题，参见条款21。

另外，定义某个类(class)的常量一般也很方便，只有一点点不同。要把常量限制在类中，首先要使它成为类的成员；为了保证常量最多只有一份拷贝，还要把它定义为静态成员：
    class GamePlayer {
    private:
      static const int NUM_TURNS = 5;    // constant declaration
      int scores[NUM_TURNS];             // use of constant
      ...
};
还有一点，正如你看到的，上面的语句是NUM_TURNS的声明，而不是定义，所以你还必须在类的实现代码文件中定义类的静态成员：
    const int GamePlayer::NUM_TURNS;      // mandatory definition;
                                          // goes in class impl. file

你不必过于担心这种小事。如果你忘了定义，链接器会提醒你。

旧一点的编译器会不接受这种语法，因为它认为类的静态成员在声明时定义初始值是非法的；而且，类内只允许初始化整数类型(如：int, bool, char 等)，还只能是常量。
在上面的语法不能使用的情况下，可以在定义时赋初值：
    class EngineeringConstants {      // this goes in the class
    private:                          // header file

      static const double FUDGE_FACTOR;

      ...

    };

    // this goes in the class implementation file
    const double EngineeringConstants::FUDGE_FACTOR = 1.35;

大多数情况下你只要做这么多。唯一例外的是当你的类在编译时需要用到这个类的常量的情况，例如上面GamePlayer::scores数组的声明(编译过程中编译器一定要知道数组的大小)。所以，为了弥补那些(不正确地)禁止类内进行整型类常量初始化的编译器的不足，可以采用称之为“借用enum”的方法来解决。这种技术很好地利用了当需要int类型时可以使用枚举类型的原则，所以GamePlayer也可以象这样来定义：
    class GamePlayer {
    private:
      enum { NUM_TURNS = 5 };    // "the enum hack" — makes
                                 // NUM_TURNS a symbolic name
                                 // for 5

      int scores[NUM_TURNS];     // fine

    ...

    };

除非你正在用老的编译器(即写于1995年之前)，你不必借用enum。当然，知道有这种方法还是值得的，因为这种可以追溯到很久以前的时代的代码可是不常见的哟。

回到预处理的话题上来。另一个普遍的#define指令的用法是用它来实现那些看起来象函数而又不会导致函数调用的宏。典型的例子是计算两个对象的最大值：
    #define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
这个语句有很多缺陷，光想想都让人头疼，甚至比在高峰时间到高速公路去开车还让人痛苦。
无论什么时候你写了象这样的宏，你必须记住在写宏体时对每个参数都要加上括号；否则，别人调用你的宏时如果用了表达式就会造成很大的麻烦。但是即使你象这样做了，还会有象下面这样奇怪的事发生：
  int a = 5, b = 0;

  max(++a, b);         // a 的值增加了2次
  max(++a, b+10);      // a 的值只增加了1次

这种情况下，max内部发生些什么取决于它比较的是什么值！
幸运的是你不必再忍受这样愚笨的语句了。你可以用普通函数实现宏的效率，再加上可预计的行为和类型安全，这就是内联函数(见条款33)：
    inline int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; }
不过这和上面的宏不大一样，因为这个版本的max只能处理int类型。但模板可以很轻巧地解决这个问题：
    template<class T>
    inline const T& max(const T& a, const T& b)
    { return a > b ? a : b; }

这个模板产生了一整套函数，每个函数拿两个可以转换成同种类型的对象进行比较然后返回较大的(常量)对象的引用。因为不知道T的类型，返回时传递引用可以提高效率(见条款22)。

顺便说一句，在你打算用模板写象max这样有用的通用函数时，先检查一下标准库(见条款49)，看看他们是不是已经存在。比如说上面说的max，你会惊喜地发现你可以后人乘凉：max是C++标准库的一部分。
有了const和inline，你对预处理的需要减少了，但也不能完全没有它。抛弃#include的日子还很远，#ifdef/#ifndef在控制编译的过程中还扮演重要角色。预处理还不能退休，但你一定要计划给它经常放长假。