Обучающие курсы:

Обучение профессии "Разработчик C#" + стажировка в Mail.ru
Обучение профессии "Разработчик Python" + трудоустройство
Обучение профессии "Веб-разработчик" + стажировка в Mail.ru


Главная страница
Библиотека (скачать книги)
Скачать софт
Введение в программирование
Стандарты для C++
Уроки по C#
Уроки по Python
HTML
Веб-дизайн
Ассемблер в среде Windows
ActiveX
Javascript
Общее о Линукс
Линукс - подробно
Линукс - новое
Delphi
Паскаль для начинающих
Турбопаскаль
Новости
Партнеры
Наши предложения
Архив новостей







31. Не пишите код, который зависит от порядка вычислений аргументов функции

Резюме

Порядок вычисления аргументов функции не определен, поэтому никогда не полагайтесь на то, что аргументы будут вычисляться в той или иной очередности.

Обсуждение

На начальных этапах развития языка С регистры процессора были драгоценным ресурсом и компиляторы решали трудные задачи эффективного их использования в сложных выражениях высокоуровневых языков. Для того чтобы позволить компилятору генерировать более быстрый код, создатели С дали распределителю регистров дополнительную степень свободы. При вызове функции порядок вычисления ее аргументов оставался неопределенным. Эта аргументация, вероятно, существенно менее важна в настоящее время, но главное, что порядок вычисления аргументов функций в C++ не определен и варьируется от компилятора к компилятору (см. также рекомендацию 30).

В связи с этим необдуманные действия программиста могут привести к большим неприятностям. Рассмотрим следующий код:

void Transmogrify( int, int );
int count = 5;
Transmogrify( ++count, ++count ); // Порядок вычислений
                                  // неизвестен

Все, что мы можем сказать определенного, — это то, что при входе в тело функции Transmogrify значение переменной count будет равно 7 — но мы не можем сказать, какой аргумент будет равен 6, а какой — 7. Эта неопределенность остается и в гораздо менее очевидных случаях, таких как функции, модифицирующие свои аргументы (или некоторое глобальное состояние) в качестве побочного действия:

int Bump( int& x ) { return ++x; }
Transmogrify( Bump(count), Bump(count) );  // Результат
                                           // неизвестен

Согласно рекомендации 10, следует в первую очередь избегать глобальных и совместно используемых переменных. Но даже если вы благополучно устраните их, некоторый другой код может этого не сделать. Например, некоторые стандартные функции имеют побочные действия (например, strtok, а также разные перегруженные операторы operator<<, принимающие в качестве аргумента ostream).

Рецепт очень прост— использовать именованные объекты для того, чтобы обеспечить порядок вычислений (см. рекомендацию 13):

int bumped = ++count;
Transmogrify( bumped,  ++count );  // все в порядке

Проектирование классов и наследование

Наиболее важный аспект разработки программного обеспечения — ясно понимать, что именно вы пытаетесь построить.
— Бьярн Страуструп (Bjarne Stroustrup)

Какого вида классы предпочитает разрабатывать и строить ваша команда? Почему?

Интересно, что большинство рекомендаций данного раздела вызваны в первую очередь вопросами зависимостей. Например, наследование— вторая по силе взаимосвязь, которую можно выразить в C++ (первая — отношение дружбы), и такую сильную связь надо использовать очень осторожно и продуманно.

В этом разделе мы сконцентрируем внимание на ключевых вопросах проектирования классов — как сделать это правильно, как не допустить ошибку, избежать ловушек, и в особенности — как управлять зависимостями.

В следующем разделе мы обратимся к Большой Четверке специальных функций — конструктору по умолчанию, копирующему конструктору, копирующему присваиванию и деструктору.

В этом разделе мы считаем самой важной рекомендацию 33 — "Предпочитайте минимальные классы монолитным".

32. Ясно представляйте, какой вид класса вы создаете

Резюме

Существует большое количество различных видов классов, и следует знать, какой именно класс вы создаете.

Обсуждение

Различные виды классов служат для различных целей и, таким образом, следуют различным правилам.

Классы-значения (например, std::pair, std::vector) моделируют встроенные типы. Эти классы обладают следующими свойствами.

  • Имеют открытые деструктор, копирующий конструктор и присваивание с семантикой значения.

  • Не имеют виртуальных функций (включая деструктор).

  • Предназначены для использования в качестве конкретных классов, но не в качестве базовых (см. рекомендацию 35).

  • Обычно размещаются в стеке или являются непосредственными членами другого класса.

Базовые классы представляют собой строительные блоки иерархии классов. Базовый класс обладает следующими свойствами.

  • Имеет деструктор, который является либо открытым и виртуальным, либо защищенным и невиртуальным (см. рекомендацию 50), а также копирующий конструктор и оператор присваивания, не являющиеся открытыми (см. рекомендацию 53).

  • Определяет интерфейс посредством виртуальных функций.

  • Обычно объекты такого класса создаются динамически в куче как часть объекта производного класса и используются посредством (интеллектуальных) указателей.

Говоря упрощенно, классы свойств представляют собой шаблоны, которые несут информацию о типах. Класс свойств обладает следующими характеристиками.

  • Содержит только операторы typedef и статические функции. Класс не имеет модифицируемого состояния или виртуальных функций.

  • Обычно объекты данного класса не создаются (конструкторы могут быть заблокированы).

Классы стратегий (обычно шаблоны) являются фрагментами сменного поведения. Классы стратегий обладают следующими свойствами.

  • Могут иметь состояния и виртуальные функции, но могут и не иметь их.

  • Обычно объекты данного класса не создаются, и он выступает в качестве базового класса или члена другого класса.

Классы исключений представляют собой необычную смесь семантики значений и ссылок. При генерации исключений они передаются по значению, но должны перехватываться по ссылке (см. рекомендацию 73). Классы исключений обладают следующими свойствами.

  • Имеют открытый деструктор и конструкторы, не генерирующие исключений (в особенности копирующий конструктор, генерация исключения в котором приводит к завершению работы программы).

  • Имеют виртуальные функции и часто реализуют клонирование (см. рекомендацию 54).

  • Предпочтительно делать их производными от std::exception.

Вспомогательные классы обычно поддерживают отдельные идиомы (например, RAII — см. рекомендацию 13). Важно, чтобы их корректное использование не было сопряжено с какими-либо трудностями и наоборот — чтобы применять их некорректно было очень трудно (например, см. рекомендацию 53).

33. Предпочитайте минимальные классы монолитным

Резюме

Разделяй и властвуй: небольшие классы легче писать, тестировать и использовать. Они также применимы в большем количестве ситуаций. Предпочитайте такие небольшие классы, которые воплощают простые концепции, классам, пытающимся реализовать как несколько концепций, так и сложные концепции (см. рекомендации 5 и 6).

Обсуждение

Разработка больших причудливых классов— типичная ошибка новичка в объектно-ориентированном проектировании. Перспектива иметь класс, который предоставляет полную и сложную функциональность "в одном флаконе", может оказаться очень привлекательной. Однако подход, состоящий в разработке небольших, минимальных классов, которые легко комбинировать, на практике по ряду причин оказывается более успешен для систем любого размера и сложности.

  • Минимальный класс воплощает одну концепцию на соответствующем уровне детализации. Монолитный класс обычно включает несколько отдельных концепций, и использование только одной из них влечет за собой излишние накладные расходы (см. рекомендации 5 и 11).

  • Минимальный класс легче понять и проще использовать (в том числе повторно).

  • Минимальный класс проще в употреблении. Монолитный класс часто должен использоваться как большое неделимое целое. Например, монолитный класс Matrix может попытаться реализовать и использовать экзотическую функциональность — такую как вычисление собственных значений матрицы — даже если большинству пользователей этого класса требуются всего лишь азы линейной алгебры. Лучшим вариантом будет реализация различных функциональных областей в виде функций, не являющихся членами, которые работают с минимальным типом Matrix. Тогда эти функциональные области могут быть протестированы и использованы отдельно только теми пользователями, кто в них нуждается (см. рекомендацию 44).

  • Монолитные классы снижают инкапсуляцию. Если класс имеет много функций-членов, которые не обязаны быть членами, но тем не менее являются таковыми (таким образом обеспечивается излишняя видимость закрытой реализации), то закрытые члены-данные класса становятся почти столь же плохими с точки зрения дизайна, как и открытые переменные.

  • Монолитные классы обычно являются результатом попыток предсказать и предоставить "полное" решение некоторой проблемы; на практике же такие действия почти никогда не приводят к успешному результату.

  • Монолитные классы сложнее сделать корректными и безопасными в связи с тем, что при их разработке зачастую нарушается принцип "Один объект— одна задача" (см. рекомендации 5 и 44).

34. Предпочитайте композицию наследованию

Резюме

Избегайте "налога на наследство": наследование — вторая по силе после отношения дружбы взаимосвязь, которую можно выразить в C++. Сильные связи нежелательны, и их следует избегать везде, где только можно. Таким образом, следует предпочитать композицию наследованию, кроме случаев, когда вы точно знаете, что делаете и какие преимущества дает наследование в вашем проекте.

Обсуждение

Наследованием часто злоупотребляют даже опытные разработчики. Главное правило в разработке программного обеспечения — снижение связности. Если взаимоотношение можно выразить несколькими способами, используйте самую слабую из возможных взаимосвязей.

Известно, что наследование — практически самое сильное взаимоотношение, которое можно выразить средствами C++; сильнее его только отношение дружбы, и пользоваться им следует только при отсутствии функционально эквивалентной более слабой альтернативы. Если вы можете выразить отношения классов с использованием только лишь композиции, следует использовать этот способ.

В данном контексте "композиция" означает простое использование некоторого типа в виде переменной-члена в другом типе. В этом случае вы можете хранить и использовать объект таким образом, который обеспечивает вам контроль над степенью взаимосвязи.

Композиция имеет важные преимущества над наследованием.

  • Большая гибкость без влияния на вызывающий код: закрытые члены-данные находятся под полным вашим контролем. Вы можете хранить их по значению, посредством (интеллектуального) указателя или с использованием идиомы Pimpl (см. рекомендацию 43), при этом переход от одного способа хранения к другому никак не влияет на код вызывающей функции: все, что при этом меняется, — это реализация функций-членов класса, использующих упомянутые члены-данные. Если вы решите, что вам требуется иная функциональность, вы можете легко изменить тип или способ хранения члена при полной сохранности открытого интерфейса. Если же вы начнете с открытого наследования, то скорее всего вы не сможете легко и просто изменить ваш базовый класс в случае необходимости (см. рекомендацию 37).

  • Большая обособленность в процессе компиляции, уменьшение времени компиляции. Хранение объекта посредством указателя (предпочтительно — интеллектуального указателя), а не в виде непосредственного члена или базового класса позволяет также снизить зависимости заголовочных файлов, поскольку объявление указателя на объект не требует полного определения класса этого объекта. Наследование, напротив, всегда требует видимости полного определения базового класса. Распространенная методика состоит в том, чтобы собрать все закрытые члены воедино посредством одного непрозрачного указателя (идиома Pimpl, см. рекомендацию 43).

  • Меньше странностей. Наследование от некоторого типа может вызвать проведение поиска имен среди функций и шаблонов функций, определенных в том же пространстве имен, что и упомянутый тип. Этот тонкий момент с трудом поддается отладке (см. также рекомендацию 58).

  • Большая применимость. Не все классы проектируются с учетом того, что они будут выступать в роли базовых (см. рекомендацию 35). Однако большинство классов вполне могут справиться с ролью члена.

  • Большая надежность и безопасность. Более сильное связывание путем наследования затрудняет написание безопасного в смысле ошибок кода.

  • Меньшая сложность и хрупкость. Наследование приводит к дополнительным усложнениям, таким как сокрытие имен и другим, возникающим при внесении изменений в базовый класс.

Конечно, это все не аргументы против наследования как такового. Наследование предоставляет программисту большие возможности, включая заменимость и/или возможность перекрытия виртуальных функций (см. рекомендации с 36 по 39 и подраздел исключений данной рекомендации). Но не платите за то, что вам не нужно; если вы можете обойтись без наследования, вам незачем мириться с его недостатками.

Исключения

Используйте открытое наследование для моделирования заменимости (см. рекомендацию 37).

Даже если от вас не требуется предоставление отношения заменимости вызывающим функциям, вам может понадобиться закрытое или защищенное наследование в перечисленных далее ситуациях (мы постарались хотя бы грубо отсортировать их в порядке уменьшения распространенности).

  • Если вам требуется перекрытие виртуальной функции.

  • Если вам нужен доступ к защищенному члену.

  • Если вам надо создавать объект до используемого, а уничтожать — после, сделайте его базовым классом.

  • Если вам приходится заботиться о виртуальных базовых классах.

  • Если вы знаете, что получите выгоду от оптимизации пустого базового класса и что в вашем случае она будет выполнена используемым вами компилятором (см. рекомендацию 8).

  • Если вам требуется управляемый полиморфизм, т.е. отношение заменимости, которое должно быть видимо только определенному коду (посредством дружбы).



 
 

Библиотека программиста. 2009.
Администратор: admin@programmer-lib.ru