Effective C++ 2e Item30

博客强调在C++编程中,应避免成员函数返回指向低访问级成员的非const指针或引用,因为这会破坏访问限制。文中通过多个例子展示了引用、指针及成员函数指针带来的问题,同时指出若为性能考虑,可返回指向const对象的指针或引用。

条款30: 避免这样的成员函数:其返回值是指向成员的非const指针或引用,但成员的访问级比这个函数要低

使一个成员为private或protected的原因是想限制对它的访问,对吗?劳累的编译器要费九牛二虎之力来确保你设置的访问限制不被破坏,对不对?所以,写个函数来让用户随意地访问受限的成员没多大意义,对不对?如果你确实认为有意义,那么请反复阅读本段,直到你不这样认为为止。

实际编程中很容易违反这条规则,下面是个例子:

class Address { ... };           // 某人居住在此

class Person {
public:
  Address& personAddress() { return address; }
  ...

private:
  Address address;
  ...
};

成员函数personAddress为调用者提供的是Person对象中所包含的Address对象,但是,也许是出于效率上的考虑,返回结果采用的是引用,而不是值(见条款22)。遗憾的是,这个成员函数的做法有违当初将Person::address声明为private的初衷:

Person scott(...);             // 为简化省略了参数

Address& addr =                // 假设addr为全局变量
  scott.personAddress();

现在,全局对象addr成为了scott.address的另一个名字,利用它可以随意读写scott.address。实际上,scott.address不再为private,而是public,访问级提升的根源在于成员函数personAddress。当然,本例中给出的address 的访问级是private,如果是protected,情况完全一样。

不仅仅是引用,指针也会产生以上问题。下面的例子和上面相同,只不过这次用的是指针:

class Person {
public:
  Address * personAddress() { return &address; }
  ...

private:
  Address address;
  ...
};

Address *addrPtr =
  scott.personAddress();        // 问题和上面一样

而且,对于指针来说,要担心的不仅仅是数据成员,还要考虑到成员函数。因为返回一个成员函数的指针也是有可能的:

class Person;                   // 提前声明

// PPMF = "pointer to Person member function"
// (指向Person成员函数的指针)
typedef void (Person::*PPMF)();

class Person {
public:
  static PPMF verificationFunction()
  { return &Person::verifyAddress; }

  ...

private:
  Address address;

  void verifyAddress();

};

如果你过去没试过象上面那样将成员函数指针和typedef结合起来的用法,可能会觉得Person::verificationFunction的声明有点吓人。别害怕,它的全部含义只不过是:

· verificationFunction是一个没有输入参数的成员函数
· 它的返回值是Person类中一个成员函数的指针
· 被指向的函数(即,verificationFunction的返回值)没有输入参数且没有返回值,即void。

至于static关键字,当它用于对成员的声明时,其含义是:整个类只有这个成员的一份拷贝,并且这个成员可以不通过类的具体对象来访问。有关static的完整介绍可以参考C++教程。(如果你的C++教程里没有介绍静态成员,请把书页撕了扔到垃圾回收站吧。注意封面一定不要乱扔以免破坏环境。最后,去借或买本更好的教程吧。)

最后一个例子中,verifyAddress是一个私有成员函数,这意味着它只是类的一个实现细节,只有类的成员才应该知道它(当然,友员也知道)。但是,由于公有成员函数verificationFunction返回了指向verifyAddress的指针,用户就可以做这样的事:

PPMF pmf = scott.verificationFunction();

(scott.*pmf)();                     // 等同于调用
                                    // scott.verifyAddress

这里,pmf成了Person::verifyAddress的同义词,只是有个重要的区别:可以没有限制地使用它。

虽然前面说了那么多,有一天你可能为了程序的性能还是不得不写象上面那样的函数--------返回值是某个访问级较低的成员的指针或引用。但同时,你又不想牺牲private和protected为你提供的访问限制。这种情况下,你可以通过返回指向const对象的指针或引用来达到两全其美的效果。详细介绍参见条款21。

<think> 我们参考了用户提供的引用内容,其中提到了内存管理、多线程编程和STL等内容。用户已经学完C++基础语法、STL和多线程,接下来应该学习什么? 根据C++的学习路径,在掌握了这些基础之后,可以继续深入学习以下方向: 1. 深入模板元编程C++的模板是强大且复杂的特性,学习模板元编程可以提高代码的抽象能力和复用性。 2. 现代C++特性(C++11/14/17/20):学习lambda表达式、智能指针、移动语义、并发库等现代特性。 3. 设计模式:掌握常用的设计模式,提高软件设计能力。 4. 网络编程:学习使用C++进行网络编程,如socket编程,以及网络库(如Boost.Asio)的使用。 5. 系统编程:包括操作系统相关的API调用、进程管理、文件系统操作等。 6. 性能优化:学习如何分析和优化C++程序的性能,包括内存访问模式、缓存友好设计等。 7. 跨平台开发:了解如何在不同的操作系统(如Windows、Linux)上开发和移植C++程序。 8. 深入学习并发编程:虽然已经学习了多线程,但并发编程还有更多高主题,如无锁编程、线程池、条件变量等。 我们根据这些方向,为用户推荐接下来的学习内容,并生成相关问题。 </think>在学完C++基础语法、STL和多线程后,建议按照以下路径继续深入学习,这些内容能帮助你构建更专业的C++开发能力: ### 1. 现代C++特性(C++11/14/17/20) ```cpp // 示例:现代C++核心特性 auto lambda = [](auto x) { // C++14泛型lambda return std::make_unique<int>(x*2); // 智能指针 }; std::vector<int> v{1,2,3}; // 初始化列表 for(auto&& item : v) { // 范围for循环 std::cout << item << std::endl; } ``` - **关键特性**:智能指针(`unique_ptr/shared_ptr`)、移动语义、lambda表达式、类型推导(`auto`)、并发库(`<future>`) - **学习资源**:《Effective Modern C++》(Scott Meyers)、cppreference.com ### 2. 内存管理进阶 ```cpp // 智能指针应用场景 class Resource { public: Resource() { std::cout << "资源创建\n"; } ~Resource() { std::cout << "资源释放\n"; } }; auto processResource() { auto res = std::make_shared<Resource>(); // 自动内存管理 return res; // 引用计数管理生命周期 } ``` - **重点内容**: - 智能指针的原理与使用场景 - 自定义内存分配器 - 内存泄漏检测工具(Valgrind、AddressSanitizer) - RAII(资源获取即初始化)设计模式 ### 3. 网络编程(结合多线程) ```cpp // 简易TCP服务器示例 void start_server() { boost::asio::io_context io; tcp::acceptor acceptor(io, tcp::endpoint(tcp::v4(), 8080)); auto handle_connection = [&] { tcp::socket socket(io); acceptor.accept(socket); std::thread(handle_client, std::move(socket)).detach(); }; } ``` - **推荐方向**: - Socket编程基础 - 网络库:Boost.Asio/Poco/libevent - HTTP/TCP协议实现 - 高并发服务器架构 ### 4. 设计模式与架构 ```cpp // 工厂模式示例 class Widget { public: virtual void draw() = 0; static std::unique_ptr<Widget> create(WidgetType type); // 工厂方法 }; ``` - **常用模式**: - 创建型:工厂/单例/建造者 - 结构型:适配器/代理/组合 - 行为型:观察者/策略/命令 - **学习建议**:《设计模式:可复用面向对象软件的基础》 ### 5. 跨平台开发 - **关键技术**: - CMake构建系统 - 平台特定API封装(Windows/Linux/macOS) - 条件编译与宏定义 - 跨平台GUI框架(Qt/WxWidgets) ### 6. 性能优化 ```cpp // 缓存友好设计示例 struct alignas(64) CacheLine { // 64字节对齐 int data[16]; }; ``` - **优化方向**: - CPU缓存机制 - 分支预测优化 - SIMD指令集(AVX/SSE) - 性能分析工具(perf、VTune) ### 7. 项目实践建议 ```mermaid graph LR A[基础语法] --> B[STL容器] B --> C[多线程] C --> D[网络编程] D --> E[设计模式] E --> F[性能优化] F --> G[完整项目] ``` - **项目类型**: - 简易数据库系统 - HTTP服务器 - 实时数据处理系统 - 游戏引擎模块
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