大多数情况下,适当提出你的classes(和class templates)定义以及functions (和function templates)声明,是花费最多心力的两件事。一旦正确完成它们,相应的实现大多直截了当。尽管如此,还是有些东西需要小心。太快定义变量可能造成效率上的拖延;过度使用转型(casts)可能导致代码变慢又难维护,又招来微妙难解的错误;返回对象“内部数据之号码牌(handles)”可能会破坏封装并留给客户虚吊号码牌(dangling handles);未考虑异常带来的冲击则可能导致资源泄漏和数据败坏;过度热心地inlining可能引起代码膨胀;过度耦合(coupling)则可能导致让人不满意的冗长建置时间(build times)。
所有这些问题都可避免。本章逐一解释各种做法。
条款26:尽可能延后变量定义式的出现时间 Postpone variable definitions as long as possible.
只要你定义了一个变量而其类型带有一个构造函数或析构函数,那么当程序的控制流(control flow)到达这个变量定义式时,你便得承受构造成本;当这个变量离开其作用域时,你便得承受析构成本。即使这个变量最终并未被使用,仍需耗费这些成本,所以你应该尽可能避免这种情形。
或许你会认为,你不可能定义一个不使用的变量,但话不要说得太早!考虑下面这个函数,它计算通行密码的加密版本而后返回,前提是密码够长。如果密码太短,函数会丢出一个异常,类型为 logic_error(定义于 C++标准程序库,见条款54):
//这个函数过早定义变量"encrypted"
std::string encryptPassword(const std::string& password)
{
using namespace std;
string encrypted;
if(password.length() < MinimumPasswordLength) {
throw logic_error("Password is to short");
}
... //必要动作,必能将一个加密后的密码置入变量encrypted内
return encrypted;
}
对象encrypted在此函数中并非完全未被使用,但如果有个异常被丢出,它就真的没被使用。也就是说如果函数 encryptPassword 丢出异常,你仍得付出encrypted的构造成本和析构成本。所以最好延后encrypted的定义式,直到确实需要它:
//这个函数延后"encrypted"的定义,直到真正需要它
std::string encryptPassword(const std::string& password)
{
using namespace std;
if(password.length() < MinimumPasswordLength) {
throw logic_error("Password is to short");
}
string encrypted;
... //必要动作,必能将一个加密后的密码置入变量encrypted内
return encrypted;
}
但是这段代码仍然不够秾纤合度,因为encrypted虽获定义却无任何实参作为初值。这意味调用的是其default构造函数。许多时候你该对对象做的第一次事就是给它个值,通常是通过一个赋值动作达成。条款4曾解释为什么“通过default构造函数构造出一个对象然后对它赋值”比“直接在构造时指定初值”效率差。那个分析当然也适用于此。举个例子,假设encryptPassword的艰难部分在以下函数中进行:
void encrypt(std::string &s); //在其中的适当地点对s加密
于是encryptPassword可实现如下,虽然还不算是最好的做法:
//这个函数延后"encrypted"的定义,直到真正需要它
//但此函数仍然有着不该有的效率低落。
std::string encryptPassword(const std::string& password)
{
... //检查length,如前。
std::string encrypted; //default-construct encrypted
encrypted = password; //赋值给encrypted
encrypt(encrypted);
return encrypted;
}
更受欢迎的做法是以password作为encrypted的初值,跳过毫无意义的default构造过程:
//终于,这是定义并初始化encrypted的最佳数法
std::string encryptPassword(const std::string& password)
{
... //检查length,如前。
std::string encrypted(password); //通过copy构造函数定义并初始化
encrypt(encrypted);
return encrypted;
}
这让我们联想起本条款所谓“尽可能延后”的真正意义。你不只应该延后变量的定义,直到非得使用该变量的前一刻为止,甚至应该尝试延后这份定义直到能够给它初值实参为止。如果这样,不仅能够避免构造(和析构)非必要对象,还可以避免无意义的default构造行为。更深一层说,以“具明显意义之初值”将变量初始化,还可以附带说明变量的目的。
“但循环怎么办?”你可能会感到疑惑。如果变量只在循环内使用,那么把它定义于循环外并在每次循环迭代时赋值给它比较好,还是该把它定义于循环内?也就是说下面左右两个一般性结构,哪一个比较好?
//方法A:定义是循环外
Widget w;
for(int i = 0; i < n; ++i) {
w = 取决于i的某个值;
...
}
//方法B:定义是循环内
for(int i = 0; i < n; ++i) {
Widget w = 取决于i的某个值;
...
}
这里我把对象的类型从string改为Widget,以免造成读者对于“对象执行构造、析构、或赋值动作所需的成本”有任何特殊偏见。
在Widget函数内部,以上两种写法的成本如下:
■ 做法A:1个构造函数+1个析构函数+n个赋值操作
■ 做法B:n个构造函数+n个析构函数
如果classes的一个赋值成本低于一组构造+析构成本,做法A大体而言比较高效。尤其当n值很大的时候。否则做法B或许较好。此外做法A造成名称w的作用域(覆盖整个循环)比做法B更大,有时那对程序的可理解性和易维护性造成冲突。因此除非 (1) 你知道赋值成本比“构造+析构”成本低,(2) 你正在处理代码中效率高度敏感(performance-sensitive)的部分,否则你应该使用做法B。
请记住
■ 尽可能延后变量定义式的出现。这样做可增加程序的清晰度并改善程序效率。