第四章 类和函数：设计与声明

在程序中声明一个新类将导致产生一种新的类型：类的设计就是类型设计。可能你对类型设计没有太多经验，因为大多数语言没有为你提供实践的机会。在c++中，这却是很基本的特性，不是因为你想去做才可以这么做，而是因为每次你声明一个类的时候实际上就在做，无论你想不想做。

设计一个好的类很具有挑战性，因为设计好的类型很具有挑战性。好的类型具有自然的语法，直观的语义和高效的实现。在c++中，一个糟糕的类的定义是无法实现这些目标的。即使一个类的成员函数的性能也是由这些成员函数的声明和定义决定的。

那么，怎么着手设计高效的类呢？首先，必须清楚你面临的问题。实际上，设计每个类时都会遇到下面的问题，它的答案将影响到你的设计。

·对象将如何被创建和摧毁？它将极大地影响构造函数和析构函数的设计，以及自定义的operator new, operator new[], operator delete, 和operator delete[]。（条款m8描述了这些术语的区别）

·对象初始化和对象赋值有什么不同？答案决定了构造函数和赋值运算符的行为以及它们之间的区别。

·通过值来传递新类型的对象意味着什么？记住，拷贝函数负责对此做出回答。

·新类型的合法值有什么限制？这些限制决定了成员函数（特别是构造函数和赋值运算符）内部的错误检查的种类。它可能还影响到函数抛出的例外的种类以及函数的例外规范（参见条款m14），如果你使用它们的话。

·新类型符合继承关系吗？如果是从已有的类继承而来，那么新类的设计就要受限于这些类，特别是受限于被继承的类是虚拟的还是非虚拟的。如果新类允许被别的类继承，这将影响到函数是否要声明为虚拟的。

·允许哪种类型转换？如果允许类型a的对象隐式转换为类型b的对象，就要在类a中写一个类型转换函数，或者，在类b中写一个可以用单个参数来调用的非explicit构造函数。如果只允许显式转换，就要写函数来执行转换功能，但不用把它们写成类型转换运算符和或单参数的非explicit构造函数。（条款m5讨论了用户自定义转换函数的优点和缺点）

·什么运算符和函数对新类型有意义？答案决定了将要在类接口中声明什么函数。

·哪些运算符和函数要被明确地禁止？它们需要被声明为private。

·谁有权访问新类型的成员？这个问题有助于决定哪些成员是公有的，哪些是保护的，哪些私有的。它还有助于确定哪些类和/或函数必须是友元，以及将一个类嵌套到另一个类中是否有意义。

·新类型的通用性如何？也许你实际上不是在定义一个新的类型，而是在定义一整套的类型。如果是这样，就不要定义一个新类，而要定义一个新的类模板。

这些都是很难回答的问题，所以c++中定义一个高效的类远不是那么简单。但如果做好了，c++中用户自定义的类所产生的类型就会和固定类型几乎没什么区别，如果能达到这样的效果，其价值也就体现出来了。

上面每一个问题如果要详细讨论都可以单独组成一本书。所以后面条款中所介绍的准则决不会面面俱到。但是，它们强调了在设计中一些很重要的注意事项，提醒一些常犯的错误，对设计者常碰到的一些问题提供了解决方案。很多建议对非成员函数和成员函数都适用，所以本章节我也考虑了全局函数和名字空间中的函数的设计和声明。