《C++编程调试秘笈》——2.3 处理类型的正确方式

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《C++编程调试秘笈》——2.3 处理类型的正确方式

异步社区 2017-05-02 14:04:00 浏览1452
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本节书摘来自异步社区出版社《C++编程调试秘笈》一书中的第2章,第2.3节,作者: 【美】Vladimir Kushnir, 【德】Nicolai M. Josuttis,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

2.3 处理类型的正确方式

C++编程调试秘笈
现在,如果我们创建一个Time类,在内部实现中隐藏了从什么时间开始,以及用什么时间单位(秒、毫秒等)进行测量等细节,上面这些杂七杂八的问题就可以轻松得以避免。这种方法的一个优点是如果我们错误地传递了其他日期数据,而不是传递了时间(现在用Time类型表示),编译器马上就能捕捉到这种错误。这种方法的另一个优点是,如果Time类当前是用毫秒实现的,并且以后为了提高精度用微秒表示,我们只需要编辑一个类,修改内部实现的细节,而不会影响其余的代码。

因此,我们怎样才能在编译时而不是在运行时捕捉类型错误呢?我们首先可以用一个单独的类表示每种类型的数据。我们用int表示整数,用double表示浮点数,用std::string表示文本,用Date表示日期,用Time表示时间,对于其他类型的数据也都用一个单独的类表示。但是,只采用这种做法仍然是不够的。假设我们有两个类Apple和Orange,并有一个期望接受一个Orange类型的参数的函数:
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但是,我们可能不小心向它提供了Apple类型的对象:

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在有些情况下,这样的代码可以通过编译,因为C++编译器试图向我们提供帮助。只要可能,它会把Apple平静地转换为Orange。这可能通过以下两种方式发生。

(1)如果Orange类具有一个只接受一个Apple类型的参数的构造函数。

(2)如果Apple类具有一个可以把它转换为Orange的操作符。

当Orange类具有下面这样的定义时,就会发生第一种情况:

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它甚至可以像下面这样:

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即使在最后这个例子中,构造函数看上去像是具有两个输入,但它也可以只用一个参数就可以被调用,因此它也可以隐式地把Apple转换为Orange。这个问题的解决方案是用关键字explicit声明这类构造函数。这种做法可以防止编译器执行自动(隐式)转换,这样我们就可以迫使程序员在期望接受Orange的地方必须使用Orange:

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第二个例子需要对应地修改为:

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另一种让编译器知道怎么把Apple转换为Orange的方法是提供一个转换操作符:

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这个操作符在此处的出现是非同寻常的,说明程序员用一种明确的方式向编译器提供了一种把Apple转换为Orange的方法,它并不是什么错误。因此,对所有接受一个参数的构造函数用关键字explicit进行声明,这是值得推荐的做法。一般而言,隐式转换的所有可能性都是不好的思路。因此,如果想按照上面这个例子一样在Apple类中提供一种把Apple转换为Orange的方法,下面是一种更好的方法:
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在这个例子中,为了把Apple转换为Orange,需要采用下面的方式:

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另外还有一种方法可以混合不同的数据类型,即使用枚举(enum)。考虑下面这个例子:假设我们定义了下面这两个枚举,分别表示一周中的某天以及月份。
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这些常量实际上都是整数(例如,C内置的int类型)。如果我们有一个期望接受一周中的某天作为参数的函数:

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下面这个调用将会在不产生任何警告的情况下通过编译:

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在运行时,我们能够采取的措施不多,因为JAN和MON都是与1相等的整数。捕捉这类缺陷的方法是不使用创建整数的“单纯功能”枚举,而是使用创建新类型的枚举:
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在这种情况下,期望接受一周中的某天为参数的函数将被声明为:
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像下面这样试图用一个Month值调用这个函数:

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将会产生编译错误:

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这正是我们在这个例子中期待产生的效果。

但是,这种方法具有一个消极因素。在这个例子中,用枚举创建整型常量时,我们可以编写如下的代码:

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但是当我们使用枚举创建新类型时,如下面的写法:

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就无法通过编译。因此,如果我们需要迭代枚举的值,可以像原来一样使用整数。

当然,任何规则都有例外,有时候程序员有理由编写像Variant这样的类,允许进行隐式类型转换,以满足特定的需要。但是,绝大多数时候应该完全避免隐式类型转换,这就允许我们充分利用编译器检查不同变量类型的功能,早期(即在编译时)捕捉潜在的错误。

现在,假设我们已经尽自己所能使用了类型安全。遗憾的是,除了bool和char类型之外,每种类型可能包含的值的数量都是天文数字,通常只有一小部分值是合理的。例如,如果我们使用double类型表示股票的价格,可以很合理地确定股票的价格将在0到10 000之间波动(唯一的例外是Berkshire Hathaway公司的股票,它

的主人Warren Buffet显然并不相信把股票价格保持在合理范围内是个好主意,因此他从不对股票进行除权,在本书写作之时这个股票的价格是每股10万美元)。但即使是Berkshire Hathaway这样的股票,它的价格仍然只使用了double类型的很小一部分,因为double的范围高达10308,并且还包含了完全不适合表示股票价格的负数。由于大多数类型只有一小部分值是合理的,因此总是存在一些只能在运行时才能诊断的错误。

事实上,C语言的大多数问题,例如指定了越界索引,或通过指针运算不恰当地访问内容,只能在运行时才能得到诊断。由于这个原因,本书的剩余部分主要专注于讨论捕捉运行时错误。

本章所讨论的在编译时诊断错误的规则如下。

禁止隐式类型转换:用关键字explicit声明一个接受1个参数的构造函数,并避免使用转换操作符。
用不同的类表示不同的数据类型。
不要使用枚举创建整型常量,而是用它们创建新类型。
本文仅用于学习和交流目的,不代表异步社区观点。非商业转载请注明作译者、出处,并保留本文的原始链接。

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