编程交流与学习--More Effective C++的学习-Item M30：代理类

 

l        实现二维数组

template<class T>

class Array2D {

public:

 class Array1D {

 public:

    T& operator[](int index);

    const T& operator[](int index) const;

    ...

 };

 Array1D operator[](int index);

 const Array1D operator[](int index) const;

 ...

};

Array2D的用户并不需要知道Array1D类的存在。这个背后的“一维数组”对象从概念上来说，并不是为Array2D类的用户而存在的。其用户编程时就象他们在使用真正的二维数组一样。对于Array2D类的用户这样做是没有意义的：为了满足C++的反复无常，这些对象必须在语法上兼容于其中的元素是另一个一维数组的一个一维数组。

每个Array1D对象扮演的是一个一维数组，而这个一维数组没有在使用Array2D的程序中出现。扮演其它对象的对象通常被称为代理类。在这个例子里，Array1D是一个代理类。它的实例扮演的是一个在概念上不存在的一维数组。

l        区分通过operator[]进行的是读操作还是写操作

编译器根据调用成员函数的对象的const属性来选择此成员函数的const和非const版本，而不考虑调用时的环境。

class String {                    // reference-counted strings;

public:                           // see Item 29 for details

 class CharProxy {               // proxies for string chars

 public:

    CharProxy(String& str, int index);                // creation

    CharProxy& operator=(const CharProxy& rhs);       // lvalue uses

    CharProxy& operator=(char c);                    

    operator char() const;                            // rvalue use

 private:

    String& theString;            // string this proxy pertains to char within that string this proxy stands for

    int charIndex;             

 };

 // continuation of String class

 const CharProxy

    operator[](int index) const;   // for const Strings

 CharProxy operator[](int index); // for non-const Strings

 ...

friend class CharProxy;

private:

 RCPtr<StringValue> value;

};

const String::CharProxy String::operator[](int index) const

{

 return CharProxy(const_cast<String&>(*this), index);

}

String::CharProxy String::operator[](int index)

{

 return CharProxy(*this, index);

}

每个函数都创建和返回一个proxy对象来代替字符。根本没有对那个字符作任何操作：我们将它推迟到直到我们知道是读操作还是写操作。

注意，operator[]的const版本返回一个const的proxy对象。因为CharProxy::operator=是个非const的成员函数，这样的proxy对象不能作赋值的目标使用。因此，不管是从operator[]的const版本返回的proxy对象，还是它所扮演的字符都不能作左值使用。

同样要注意在const的operator[]返回而创建CharProxy对象时，对*this使用的const_cast（见Item M2）。这使得它满足了CharProxy类的构造函数的需要，它的构造函数只接受一个非const的String类。类型转换通常是领人不安的，但在此处，operator[]返回的CharProxy对象自己是const的，所以不用担心String内部的字符可能被通过proxy类被修改。

l        局限性

右值不只是出现在赋值运算的情况下，那时，proxy对象的行为就和实际的对象不一致了。

char和代理它的CharProxy的第二个不同之处出现带引用计数的数组模板中如果我们想用proxy类来区分其operator[]作左值还是右值时,当它出现operator+=和operator++的左侧时，失败了。

一个类似的问题必须面对：通过proxy对象调用实际对象的成员函数。想避开它是不可能的。

另一个proxy对象替代实际对象失败的情况是作为非const的引用传给函数：

最后一种proxy对象不能无缝替换实际对象的情况是隐式类型转换。

l        评述

Proxy类可以完成一些其它方法很难甚至不可能实现的行为。多维数组是一个例子，左/右值的区分是第二个，限制隐式类型转换（见Item M5）是第三个。

同时，proxy类也有缺点。作为函数返回值，proxy对象是临时对象（见Item 19），它们必须被构造和析构。这不是免费的，虽然此付出能从具备了区分读写的能力上得到更多的补偿。Proxy对象的存在增加了软件的复杂度，因为额外增加的类使得事情更难设计、实现、理解和维护。

最后，从一个处理实际对象的类改换到处理proxy对象的类经常改变了类的语义，因为proxy对象通常表现出的行为与实际对象有些微妙的区别。有时，这使得在设计系统时无法选择使用proxy对象，但很多情况下很少有操作需要将proxy对象暴露给用户。例如，很少有用户取上面的二维数组例子中的Array1D对象的地址，也不怎么有可能将下标索引的对象（见Item M5）作参数传给一个期望其它类型的函数。在很多情况下，proxy对象可以完美替代实际对象。当它们可以工作时，通常也是没有其它方法可采用的情况。