C++箴言：拒絕不想用的編譯器產生的函數

2019-11-17 05:07:15

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供稿：網友

　　假如你不想使用編譯器為你產生的函數，就明確拒絕

　　不動產代理商出售房屋，服務于這樣的代理商的軟件系統自然要有一個類來表示被出售的房屋：

class HomeForSale { ... };
　　每一個不動產代理商都會很快指出，每一件財產都是獨特的——沒有兩件是完全一樣的。在這種情況下，為 HomeForSale 對象做一個拷貝的想法就令人不解了。你怎么能拷貝一個獨一無二的東西呢？最好讓這種類似企圖拷貝 HomeForSale 對象的行為不能通過編譯：

HomeForSale h1;
HomeForSale h2;
HomeForSale h3(h1); // attempt to copy h1 - should
// not compile!
h1 = h2; // attempt to copy h2 - should
// not compile!

　　唉，防止這種編譯的方法并非那么簡單易懂。通常，假如你不希望一個 class 支持某種功能，你可以簡單地不聲明賦予它這種功能的函數。這個策略對于拷貝賦值運算符不起作用，因為，就象 Item 5 中指出的，假如你不聲明它們，而有人又想調用它們，編譯器就會隱式地聲明它們。

　　這就限制了你。假如你不聲明拷貝構造函數和拷貝賦值運算符，編譯器也可以為你生成它們。你的類還是會支持拷貝。另一方面，假如你聲明了這些函數，你的類依然會支持拷貝。我們在這里的目標就是防止拷貝。解決這個問題的要害是所有的編譯器生成的函數都是 public。為了防止生成這些函數，你必須自己聲明它們，但是你沒有理由把它們聲明為 public。相反，應該將拷貝構造函數和拷貝賦值運算符聲明為 PRivate。通過顯式聲明一個成員函數，可以防止編譯器生成它自己的版本，而且將這個函數聲明為 private，可以防止別人調用它。

　　通常，這個方案并不十分保險，因為成員函數和友元函數還是能夠調用 private 函數。換句話說，除非你不定義它們。那么，當有人不小心地調用了它們，在連接的時候會出現錯誤。這個竅門--定義一個 private 成員函數卻故意不去實現它--確實不錯，在 C++ 的 iostreams 庫里，就有幾個類用此方法防止拷貝。比如，看一下你用的標準庫的實現中，ios_base，basic_ios 和 sentry 的定義，你就會看到拷貝構造函數和拷貝賦值運算符被聲明為 private 而且沒有定義的情況。

　　將這個竅門用到 HomeForSale 上，很簡單：

class HomeForSale {
　public:
　　..
　private:
　　...
　　HomeForSale(const HomeForSale&); // declarations only
　　HomeForSale& Operator=(const HomeForSale&);
};
　　你會注重到，我省略了函數參數的名字。這沒有必要，只是一個普通的慣例。究竟，函數不會被定義，極少有機會被用到，有什么必要指定參數的名字呢？

　　對于上面的類定義，編譯器將阻止客戶拷貝 HomeForSale 對象的企圖，假如你不小心在成員函數或者友元函數中這樣做了，連接程序會提出抗議。

　　將連接時錯誤提前到編譯時間也是可行的（早發現錯誤究竟比晚發現好），不要讓 HomeForSale 自己去聲明 private 的拷貝構造函數和拷貝賦值運算符，在一個特意設計的基類中聲明。這個基類本身非常簡單：

class Uncopyable {
　protected: // allow constrUCtion
　　Uncopyable() {} // and destruction of
　　~Uncopyable() {} // derived objects...
　private:
　　Uncopyable(const Uncopyable&); // ...but prevent copying
　　Uncopyable& operator=(const Uncopyable&);
};
　　為了禁止拷貝 HomeForSale 對象，我們必須讓它從 Uncopyable 繼續：

class HomeForSale: private Uncopyable { // class no longer
... // declares copy ctor or
}; // copy assign. operator
　　在這里，假如有人——甚至是成員函數或友元函數——試圖拷貝一個 HomeForSale 對象，編譯器將試圖生成一個拷貝構造函數和一個拷貝賦值運算符。就象 Item 12 解釋的，這些函數的編譯器生成版會試圖調用基類的對應函數，而這些調用將被拒絕，因為在基類中，拷貝操作是 private 的。

　　Uncopyable 的實現和使用包含一些微妙之處，比如，從 Uncopyable 繼續不能是 public 的（參見 Item 32 和 39），而且 Uncopyable 的構造函數不必是 virtual 的（參見 Item 7）。因為 Uncopyable 不包含數據，所以它符合 Item 39 描述的空基類優化條件，但因為它是基類，此項技術的應用不能引入多重繼續（參見 Item 40）。反過來說，多重繼續有時會使空基類優化失效（還是參見 Item 39）。通常，你可以忽略這些微妙之處，而且此處只是用 Uncopyable 來做演示，因為它比較適合做廣告。在 Boost（參見 Item 55）中你可以找到一個可用的版本。那個類名為 noncopyable。那是一個好的 class，我只是發現那個名字有一點兒不（un-）……嗯……非自然（nonnatural）。

　　Things to Remember

　　為了拒絕編譯器自動提供的功能，將相應的函數聲明為 private，而且不要給出實現。使用一個類似 Uncopyable 的基類是方法之一。

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