如果你不想使用編譯器為你產(chǎn)生的函數(shù),就明確拒絕
不動(dòng)產(chǎn)代理商出售房屋,服務(wù)于這樣的代理商的軟件系統(tǒng)自然要有一個(gè)類(lèi)來(lái)表示被出售的房屋:
class HomeForSale { ... };
每一個(gè)不動(dòng)產(chǎn)代理商都會(huì)很快指出,每一件財(cái)產(chǎn)都是獨(dú)特的——沒(méi)有兩件是完全一樣的。在這種情況下,為 HomeForSale 對(duì)象做一個(gè)拷貝的想法就令人不解了。你怎么能拷貝一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的東西呢?讓這種類(lèi)似企圖拷貝 HomeForSale 對(duì)象的行為不能通過(guò)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(jiǎn)單易懂。通常,如果你不希望一個(gè) class 支持某種功能,你可以簡(jiǎn)單地不聲明賦予它這種功能的函數(shù)。這個(gè)策略對(duì)于拷貝賦值運(yùn)算符不起作用,因?yàn)椋拖?Item 5 中指出的,如果你不聲明它們,而有人又想調(diào)用它們,編譯器就會(huì)隱式地聲明它們。
這就限制了你。如果你不聲明拷貝構(gòu)造函數(shù)和拷貝賦值運(yùn)算符,編譯器也可以為你生成它們。你的類(lèi)還是會(huì)支持拷貝。另一方面,如果你聲明了這些函數(shù),你的類(lèi)依然會(huì)支持拷貝。我們?cè)谶@里的目標(biāo)就是防止拷貝。 解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵是所有的編譯器生成的函數(shù)都是 public。為了防止生成這些函數(shù),你必須自己聲明它們,但是你沒(méi)有理由把它們聲明為 public。相反,應(yīng)該將拷貝構(gòu)造函數(shù)和拷貝賦值運(yùn)算符聲明為 private。通過(guò)顯式聲明一個(gè)成員函數(shù),可以防止編譯器生成它自己的版本,而且將這個(gè)函數(shù)聲明為 private,可以防止別人調(diào)用它。
通常,這個(gè)方案并不十分保險(xiǎn),因?yàn)槌蓡T函數(shù)和友元函數(shù)還是能夠調(diào)用 private 函數(shù)。換句話說(shuō),除非你不定義它們。那么,當(dāng)有人不小心地調(diào)用了它們,在連接的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。這個(gè)竅門(mén)--定義一個(gè) private 成員函數(shù)卻故意不去實(shí)現(xiàn)它--確實(shí)不錯(cuò),在 C++ 的 iostreams 庫(kù)里,就有幾個(gè)類(lèi)用此方法防止拷貝。比如,看一下你用的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)中,ios_base,basic_ios 和 sentry 的定義,你就會(huì)看到拷貝構(gòu)造函數(shù)和拷貝賦值運(yùn)算符被聲明為 private 而且沒(méi)有定義的情況。
將這個(gè)竅門(mén)用到 HomeForSale 上,很簡(jiǎn)單:
class HomeForSale {
public:
..
private:
...
HomeForSale(const HomeForSale&); // declarations only
HomeForSale& operator=(const HomeForSale&);
};
你會(huì)注意到,我省略了函數(shù)參數(shù)的名字。這沒(méi)有必要,只是一個(gè)普通的慣例。畢竟,函數(shù)不會(huì)被定義,極少有機(jī)會(huì)被用到,有什么必要指定參數(shù)的名字呢?
對(duì)于上面的類(lèi)定義,編譯器將阻止客戶拷貝 HomeForSale 對(duì)象的企圖,如果你不小心在成員函數(shù)或者友元函數(shù)中這樣做了,連接程序會(huì)提出*。
將連接時(shí)錯(cuò)誤提前到編譯時(shí)間也是可行的(早發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤畢竟比晚發(fā)現(xiàn)好),不要讓 HomeForSale 自己去聲明 private 的拷貝構(gòu)造函數(shù)和拷貝賦值運(yùn)算符,在一個(gè)特意設(shè)計(jì)的基類(lèi)中聲明。這個(gè)基類(lèi)本身非常簡(jiǎn)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(duì)象,我們必須讓它從 Uncopyable 繼承:
class HomeForSale: private Uncopyable { // class no longer
... // declares copy ctor or
}; // copy assign. operator
在這里,如果有人——甚至是成員函數(shù)或友元函數(shù)——試圖拷貝一個(gè) HomeForSale 對(duì)象,編譯器將試圖生成一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)和一個(gè)拷貝賦值運(yùn)算符。就象 Item 12 解釋的,這些函數(shù)的編譯器生成版會(huì)試圖調(diào)用基類(lèi)的對(duì)應(yīng)函數(shù),而這些調(diào)用將被拒絕,因?yàn)樵诨?lèi)中,拷貝操作是 private 的。
Uncopyable 的實(shí)現(xiàn)和使用包含一些微妙之處,比如,從 Uncopyable 繼承不能是 public 的(參見(jiàn) Item 32 和 39),而且 Uncopyable 的構(gòu)造函數(shù)不必是 virtual 的(參見(jiàn) Item 7)。因?yàn)?Uncopyable 不包含數(shù)據(jù),所以它符合 Item 39 描述的空基類(lèi)優(yōu)化條件,但因?yàn)樗腔?lèi),此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不能引入多重繼承(參見(jiàn) Item 40)。反過(guò)來(lái)說(shuō),多重繼承有時(shí)會(huì)使空基類(lèi)優(yōu)化失效(還是參見(jiàn) Item 39)。通常,你可以忽略這些微妙之處,而且此處只是用 Uncopyable 來(lái)做演示,因?yàn)樗容^適合做廣告。在 Boost(參見(jiàn) Item 55)中你可以找到一個(gè)可用的版本。那個(gè)類(lèi)名為 noncopyable。那是一個(gè)好的 class,我只是發(fā)現(xiàn)那個(gè)名字有一點(diǎn)兒不(un-)……嗯……非自然(nonnatural)。
Things to Remember
為了拒絕編譯器自動(dòng)提供的功能,將相應(yīng)的函數(shù)聲明為 private,而且不要給出實(shí)現(xiàn)。使用一個(gè)類(lèi)似 Uncopyable 的基類(lèi)是方法之一。
不動(dòng)產(chǎn)代理商出售房屋,服務(wù)于這樣的代理商的軟件系統(tǒng)自然要有一個(gè)類(lèi)來(lái)表示被出售的房屋:
class HomeForSale { ... };
每一個(gè)不動(dòng)產(chǎn)代理商都會(huì)很快指出,每一件財(cái)產(chǎn)都是獨(dú)特的——沒(méi)有兩件是完全一樣的。在這種情況下,為 HomeForSale 對(duì)象做一個(gè)拷貝的想法就令人不解了。你怎么能拷貝一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的東西呢?讓這種類(lèi)似企圖拷貝 HomeForSale 對(duì)象的行為不能通過(guò)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(jiǎn)單易懂。通常,如果你不希望一個(gè) class 支持某種功能,你可以簡(jiǎn)單地不聲明賦予它這種功能的函數(shù)。這個(gè)策略對(duì)于拷貝賦值運(yùn)算符不起作用,因?yàn)椋拖?Item 5 中指出的,如果你不聲明它們,而有人又想調(diào)用它們,編譯器就會(huì)隱式地聲明它們。
這就限制了你。如果你不聲明拷貝構(gòu)造函數(shù)和拷貝賦值運(yùn)算符,編譯器也可以為你生成它們。你的類(lèi)還是會(huì)支持拷貝。另一方面,如果你聲明了這些函數(shù),你的類(lèi)依然會(huì)支持拷貝。我們?cè)谶@里的目標(biāo)就是防止拷貝。 解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵是所有的編譯器生成的函數(shù)都是 public。為了防止生成這些函數(shù),你必須自己聲明它們,但是你沒(méi)有理由把它們聲明為 public。相反,應(yīng)該將拷貝構(gòu)造函數(shù)和拷貝賦值運(yùn)算符聲明為 private。通過(guò)顯式聲明一個(gè)成員函數(shù),可以防止編譯器生成它自己的版本,而且將這個(gè)函數(shù)聲明為 private,可以防止別人調(diào)用它。
通常,這個(gè)方案并不十分保險(xiǎn),因?yàn)槌蓡T函數(shù)和友元函數(shù)還是能夠調(diào)用 private 函數(shù)。換句話說(shuō),除非你不定義它們。那么,當(dāng)有人不小心地調(diào)用了它們,在連接的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。這個(gè)竅門(mén)--定義一個(gè) private 成員函數(shù)卻故意不去實(shí)現(xiàn)它--確實(shí)不錯(cuò),在 C++ 的 iostreams 庫(kù)里,就有幾個(gè)類(lèi)用此方法防止拷貝。比如,看一下你用的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)中,ios_base,basic_ios 和 sentry 的定義,你就會(huì)看到拷貝構(gòu)造函數(shù)和拷貝賦值運(yùn)算符被聲明為 private 而且沒(méi)有定義的情況。
將這個(gè)竅門(mén)用到 HomeForSale 上,很簡(jiǎn)單:
class HomeForSale {
public:
..
private:
...
HomeForSale(const HomeForSale&); // declarations only
HomeForSale& operator=(const HomeForSale&);
};
你會(huì)注意到,我省略了函數(shù)參數(shù)的名字。這沒(méi)有必要,只是一個(gè)普通的慣例。畢竟,函數(shù)不會(huì)被定義,極少有機(jī)會(huì)被用到,有什么必要指定參數(shù)的名字呢?
對(duì)于上面的類(lèi)定義,編譯器將阻止客戶拷貝 HomeForSale 對(duì)象的企圖,如果你不小心在成員函數(shù)或者友元函數(shù)中這樣做了,連接程序會(huì)提出*。
將連接時(shí)錯(cuò)誤提前到編譯時(shí)間也是可行的(早發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤畢竟比晚發(fā)現(xiàn)好),不要讓 HomeForSale 自己去聲明 private 的拷貝構(gòu)造函數(shù)和拷貝賦值運(yùn)算符,在一個(gè)特意設(shè)計(jì)的基類(lèi)中聲明。這個(gè)基類(lèi)本身非常簡(jiǎn)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(duì)象,我們必須讓它從 Uncopyable 繼承:
class HomeForSale: private Uncopyable { // class no longer
... // declares copy ctor or
}; // copy assign. operator
在這里,如果有人——甚至是成員函數(shù)或友元函數(shù)——試圖拷貝一個(gè) HomeForSale 對(duì)象,編譯器將試圖生成一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)和一個(gè)拷貝賦值運(yùn)算符。就象 Item 12 解釋的,這些函數(shù)的編譯器生成版會(huì)試圖調(diào)用基類(lèi)的對(duì)應(yīng)函數(shù),而這些調(diào)用將被拒絕,因?yàn)樵诨?lèi)中,拷貝操作是 private 的。
Uncopyable 的實(shí)現(xiàn)和使用包含一些微妙之處,比如,從 Uncopyable 繼承不能是 public 的(參見(jiàn) Item 32 和 39),而且 Uncopyable 的構(gòu)造函數(shù)不必是 virtual 的(參見(jiàn) Item 7)。因?yàn)?Uncopyable 不包含數(shù)據(jù),所以它符合 Item 39 描述的空基類(lèi)優(yōu)化條件,但因?yàn)樗腔?lèi),此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不能引入多重繼承(參見(jiàn) Item 40)。反過(guò)來(lái)說(shuō),多重繼承有時(shí)會(huì)使空基類(lèi)優(yōu)化失效(還是參見(jiàn) Item 39)。通常,你可以忽略這些微妙之處,而且此處只是用 Uncopyable 來(lái)做演示,因?yàn)樗容^適合做廣告。在 Boost(參見(jiàn) Item 55)中你可以找到一個(gè)可用的版本。那個(gè)類(lèi)名為 noncopyable。那是一個(gè)好的 class,我只是發(fā)現(xiàn)那個(gè)名字有一點(diǎn)兒不(un-)……嗯……非自然(nonnatural)。
Things to Remember
為了拒絕編譯器自動(dòng)提供的功能,將相應(yīng)的函數(shù)聲明為 private,而且不要給出實(shí)現(xiàn)。使用一個(gè)類(lèi)似 Uncopyable 的基類(lèi)是方法之一。