Item 28:不要返回对象内部的句柄 Effective C++笔记

C++ 内存 封装 引用 指针 迭代器

Item 28: Avoid returning “handles” to object internals.

不要返回对象私有成员的句柄。这里的“句柄”(handle)包括引用、指针和迭代器。 这样可以增加类的封装性、使得const函数更加const, 也避免了空引用的创建(dangling handles)。

为了方便起见,下文中统一用指针来称呼这三类句柄。

返回私有成员的指针

在继续Scott Meyers的讨论之前,先来回顾一下类成员指针的行为。 首先如果不加限制,直接返回私有成员的指针会导致私有成员被完全暴露。例如:

class Rectangle {
  int _left, _top;
public:
  int& left() { return _left; }
};
Rectangle rec;
rec.left() = 3;   // rec._left被修改

其实这已经足以说明返回私有成员指针相当于完全暴露了私有成员。

暴露私有成员为常量

如果是为了保护私有成员不被修改,只是为了让外界可以不通过函数就可以访问_left, 可以将left()声明为const

int& left() const{ return _left; }

上述代码还有问题~ 编译器会产生如下错误:

error: binding of reference to type 'int' to a value of type 'const int'
      drops qualifiers

这是因为常量方法不能修改当前对象,其返回值也应该是const的。应该这样写:

const int& left() const{ return _left; }

由于返回值声明了const,客户修改内部变量便会编译错了。我们成功地在开放了内部变量的同时防止了内部变量被修改。但是问题没有到此为止!还记得吗?C++的常量定义为”bitwise constness”,只要当前对象没被修改就算常量。所以如果我们将lefttop存在类的外面,常量方法的返回值类型检查便会失效,比如把数据存在Point里面:

class Point{
public:
    int left, right;
};
class Rectangle {
    Point* p;
public:
    int& left() const { return p->left; }
};
...
const Rectangle rec;
rec.left() = 3;     // rec明明是const对象,但我们可以修改它~

现在Rectangle的大小是sizeof(void*)(指针大小), 即p->left并不在这个对象的内存里, 因而常量方法的返回值可以不声明const。 这时客户便可以通过这个返回的left来修改对象私有成员了。 所以返回对象内部的指针,会导致常量方法的const属性被破坏。 根本原因在于C++的”bitwise constness”语法检查风格。

注意如果p被声明为Point而非Point*时,p->left仍处于当前类的内存区域内, 编译器会要求left() const返回值为const int&

空悬指针问题

可能你已经注意到了,我们完全可以稍微改善一下上面的代码来实现私有成员的写保护。 既然是由于”bitwise constness”编译器不提供类型检查, 我们手动限制返回值为const即可:

const int& left() const{ return p->left; }

很多情况下问题确实是这样解决的,比如实现operator[]() const时。 但下标运算符只是一个特例,一般情况我们是不会返回内部指针的。 因为返回的指针和拥有者对象具有同样的生命周期, 返回的指针很容易被悬空,比如有一个返回Rectanglebounding函数:

const Rectangle bounding();

我们希望获得那个Rectangleleft,可能会这样写:

const int& left = bounding().left();

问题在哪里呢?left被悬空了,它并没有保持left的值! 因为bounding()返回的对象没有赋值给任何变量它是一个临时对象。 临时对象在语句执行后立即销毁,那个私有成员的引用也将失效。

Harttle

致力于简单的、一致的、高效的前端开发

看看这个?