如何設(shè)計(jì)一個(gè) C 的類？
時(shí)間：2021-08-19 16:12:21
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[導(dǎo)讀]↓推薦關(guān)注↓什么是類？我理解類是現(xiàn)實(shí)世界的描述，是對(duì)業(yè)務(wù)的抽象，類設(shè)計(jì)的好不好多半取決于你抽象的巧不巧。類的設(shè)計(jì)最重要的一點(diǎn)是要表示來(lái)自某個(gè)領(lǐng)域的概念，拿我最近在做的音視頻剪輯來(lái)舉例，剪輯業(yè)務(wù)中有軌道的概念，也有片段的概念，每個(gè)軌道可包含多個(gè)片段，這時(shí)候就有些問(wèn)題需要考慮，在現(xiàn)實(shí)...
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我理解類是現(xiàn)實(shí)世界的描述，是對(duì)業(yè)務(wù)的抽象，類設(shè)計(jì)的好不好多半取決于你抽象的巧不巧。
類的設(shè)計(jì)最重要的一點(diǎn)是要表示來(lái)自某個(gè)領(lǐng)域的概念，拿我最近在做的音視頻剪輯來(lái)舉例，剪輯業(yè)務(wù)中有軌道的概念，也有片段的概念，每個(gè)軌道可包含多個(gè)片段，這時(shí)候就有些問(wèn)題需要考慮，在現(xiàn)實(shí)世界中，軌道可以復(fù)制嗎？片段可以復(fù)制嗎？軌道可以移動(dòng)嗎？片段可以移動(dòng)嗎？
然后我們就可以進(jìn)一步將現(xiàn)實(shí)世界中的軌道和片段抽象成類了，可分為兩個(gè)類，一個(gè)軌道類，一個(gè)片段類，兩個(gè)類是否需要提供拷貝構(gòu)造函數(shù)和移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)，完全取決于它們?cè)诂F(xiàn)實(shí)世界的樣子。
tips：類的名字應(yīng)該明確告訴用戶這個(gè)類的用途。
類需要自己寫構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)嗎？
反正我每次定義一個(gè)類的時(shí)候都會(huì)明確把構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)寫出來(lái)，即便它是空實(shí)現(xiàn)，即便我不寫編譯器也會(huì)視情況默認(rèn)生成一個(gè)，自動(dòng)生成的稱為默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。但我不想依賴編譯器，也建議大家不要過(guò)度依賴編譯器，明確寫出來(lái)構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)也是一個(gè)好習(xí)慣，多數(shù)情況下類沒(méi)有那么簡(jiǎn)單，多數(shù)情況下編譯器默認(rèn)生成的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)不一定是我們想要的。默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)不會(huì)給我們的數(shù)據(jù)成員初始化，所以需要自己寫一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，其實(shí)在構(gòu)造函數(shù)里的語(yǔ)句也不能稱之為初始化，那是個(gè)賦值操作，真正的初始化可以通過(guò)初始化列表方式或者聲明成員時(shí)直接給初值，類似下面的代碼。如果我們的類有指針數(shù)據(jù)成員，我們?cè)谀硞€(gè)地方為其分配了一塊內(nèi)存，編譯器自動(dòng)生成的析構(gòu)函數(shù)默認(rèn)是不會(huì)將這塊內(nèi)存釋放掉的，為了規(guī)避這潛在的風(fēng)險(xiǎn)，還是自己寫一個(gè)吧！
tips：編譯器在某些情況下會(huì)生成移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)或移動(dòng)賦值運(yùn)算符，但記住這些情況太麻煩了，建議手動(dòng)控制，明確要的時(shí)候就自己寫一個(gè)，明確不要的時(shí)候就delete掉。
類需要手動(dòng)聲明默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)嗎？
什么是默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)？看下百度百科的定義：
默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)（default constructor）就是在沒(méi)有顯式提供初始化式時(shí)調(diào)用的構(gòu)造函數(shù)。它由不帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，或者為所有的形參提供默認(rèn)實(shí)參的構(gòu)造函數(shù)定義。如果定義某個(gè)類的變量時(shí)沒(méi)有提供初始化時(shí)就會(huì)使用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。
這和上一個(gè)問(wèn)題類似，首先需要了解什么時(shí)候需要默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，看下面這段代碼。當(dāng)已經(jīng)為一個(gè)類提供了帶有參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，編譯器不會(huì)為該類再默認(rèn)的生成構(gòu)造函數(shù)，如果此時(shí)在其它地方以無(wú)參形式構(gòu)造了該類的一個(gè)對(duì)象，編譯器就會(huì)報(bào)錯(cuò)，找不到對(duì)應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)，那怎么解決？一種方法是為類設(shè)置一個(gè)無(wú)參的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)（像下面代碼這樣），另一種方法是自己提供一個(gè)對(duì)應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)。我傾向于后一種方式，前一種方式只能解決編譯上的問(wèn)題，但還有可能存在潛在的bug。
數(shù)據(jù)成員是設(shè)置private還是public還是protected？三種訪問(wèn)權(quán)限就不過(guò)多介紹了，說(shuō)說(shuō)我平時(shí)是怎么設(shè)置數(shù)據(jù)成員權(quán)限的吧！對(duì)于普通成員變量，我全是private，除非該類作為基類，而子類也需要訪問(wèn)父類的私有成員，這時(shí)候我會(huì)將父類的private改為protected。什么時(shí)候用public呢？一般情況下只會(huì)對(duì)某些靜態(tài)常量我會(huì)考慮使用public修飾，前提是外部有訪問(wèn)此常量的需求。
類需要虛析構(gòu)函數(shù)嗎？
這個(gè)很明確，如果類會(huì)作為基類被派生時(shí)，該基類的析構(gòu)函數(shù)就一定要聲明為虛函數(shù)，如果某個(gè)類確定不會(huì)被派生，那就不要聲明其析構(gòu)函數(shù)為虛函數(shù)。
類需要提供拷貝構(gòu)造函數(shù)嗎？
這里需要考慮清楚，需要明確究竟是否提供，這需要結(jié)合這個(gè)類在現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際意義，類是某個(gè)領(lǐng)域某個(gè)業(yè)務(wù)某個(gè)實(shí)物的抽象，假設(shè)有一個(gè)試卷類，因?yàn)樵嚲砜梢钥截?，那就明確提供拷貝構(gòu)造函數(shù)，假設(shè)有一個(gè)Person類，因?yàn)椴辉试S克隆人，那就明確禁用拷貝構(gòu)造函數(shù)。這里也可以參考智能指針中的unique_ptr，該智能指針就明確禁用了拷貝操作。
類需要提供移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)嗎？
移動(dòng)構(gòu)造是C 11引入的新特性，這里涉及到左值右值等概念。
一個(gè)類具有移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)才具備移動(dòng)語(yǔ)義，如果追求資源管理的效率，move資源效率一般會(huì)比拷貝一個(gè)資源高一些。
這里重點(diǎn)討論是否需要提供移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)，答案還是，要想清楚，要結(jié)合實(shí)際情況，假設(shè)我們定義了一個(gè)美國(guó)總統(tǒng)的類，可以提供移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)，因?yàn)槊绹?guó)總統(tǒng)幾年就會(huì)換一個(gè)，再假設(shè)我們定義了一個(gè)美國(guó)最傻吊總統(tǒng)的類，那就應(yīng)該禁用移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)，因?yàn)橹挥卸跻粋€(gè)，永遠(yuǎn)不可移動(dòng)。
排坑：賦值運(yùn)算符需要考慮是否能正確的防止自身給自身賦值？
我理解類是現(xiàn)實(shí)世界的描述，是對(duì)業(yè)務(wù)的抽象，類設(shè)計(jì)的好不好多半取決于你抽象的巧不巧。
類的設(shè)計(jì)最重要的一點(diǎn)是要表示來(lái)自某個(gè)領(lǐng)域的概念，拿我最近在做的音視頻剪輯來(lái)舉例，剪輯業(yè)務(wù)中有軌道的概念，也有片段的概念，每個(gè)軌道可包含多個(gè)片段，這時(shí)候就有些問(wèn)題需要考慮，在現(xiàn)實(shí)世界中，軌道可以復(fù)制嗎？片段可以復(fù)制嗎？軌道可以移動(dòng)嗎？片段可以移動(dòng)嗎？
然后我們就可以進(jìn)一步將現(xiàn)實(shí)世界中的軌道和片段抽象成類了，可分為兩個(gè)類，一個(gè)軌道類，一個(gè)片段類，兩個(gè)類是否需要提供拷貝構(gòu)造函數(shù)和移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)，完全取決于它們?cè)诂F(xiàn)實(shí)世界的樣子。
tips：類的名字應(yīng)該明確告訴用戶這個(gè)類的用途。
類需要自己寫構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)嗎？
反正我每次定義一個(gè)類的時(shí)候都會(huì)明確把構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)寫出來(lái)，即便它是空實(shí)現(xiàn)，即便我不寫編譯器也會(huì)視情況默認(rèn)生成一個(gè)，自動(dòng)生成的稱為默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。但我不想依賴編譯器，也建議大家不要過(guò)度依賴編譯器，明確寫出來(lái)構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)也是一個(gè)好習(xí)慣，多數(shù)情況下類沒(méi)有那么簡(jiǎn)單，多數(shù)情況下編譯器默認(rèn)生成的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)不一定是我們想要的。默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)不會(huì)給我們的數(shù)據(jù)成員初始化，所以需要自己寫一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，其實(shí)在構(gòu)造函數(shù)里的語(yǔ)句也不能稱之為初始化，那是個(gè)賦值操作，真正的初始化可以通過(guò)初始化列表方式或者聲明成員時(shí)直接給初值，類似下面的代碼。如果我們的類有指針數(shù)據(jù)成員，我們?cè)谀硞€(gè)地方為其分配了一塊內(nèi)存，編譯器自動(dòng)生成的析構(gòu)函數(shù)默認(rèn)是不會(huì)將這塊內(nèi)存釋放掉的，為了規(guī)避這潛在的風(fēng)險(xiǎn)，還是自己寫一個(gè)吧！
tips：編譯器在某些情況下會(huì)生成移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)或移動(dòng)賦值運(yùn)算符，但記住這些情況太麻煩了，建議手動(dòng)控制，明確要的時(shí)候就自己寫一個(gè)，明確不要的時(shí)候就delete掉。
class A {public: A() : a_(2) {}// 一種初始化，標(biāo)準(zhǔn)初始化形式 ~A() {}private: int a_; int b_ = 3; // 另一種初始化};類需要手動(dòng)聲明默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)嗎？
什么是默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)？看下百度百科的定義：
默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)（default constructor）就是在沒(méi)有顯式提供初始化式時(shí)調(diào)用的構(gòu)造函數(shù)。它由不帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，或者為所有的形參提供默認(rèn)實(shí)參的構(gòu)造函數(shù)定義。如果定義某個(gè)類的變量時(shí)沒(méi)有提供初始化時(shí)就會(huì)使用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。
這和上一個(gè)問(wèn)題類似，首先需要了解什么時(shí)候需要默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，看下面這段代碼。當(dāng)已經(jīng)為一個(gè)類提供了帶有參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，編譯器不會(huì)為該類再默認(rèn)的生成構(gòu)造函數(shù)，如果此時(shí)在其它地方以無(wú)參形式構(gòu)造了該類的一個(gè)對(duì)象，編譯器就會(huì)報(bào)錯(cuò)，找不到對(duì)應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)，那怎么解決？一種方法是為類設(shè)置一個(gè)無(wú)參的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)（像下面代碼這樣），另一種方法是自己提供一個(gè)對(duì)應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)。我傾向于后一種方式，前一種方式只能解決編譯上的問(wèn)題，但還有可能存在潛在的bug。
class A { A(int a) {} A() = default; };數(shù)據(jù)成員是設(shè)置private還是public還是protected？三種訪問(wèn)權(quán)限就不過(guò)多介紹了，說(shuō)說(shuō)我平時(shí)是怎么設(shè)置數(shù)據(jù)成員權(quán)限的吧！對(duì)于普通成員變量，我全是private，除非該類作為基類，而子類也需要訪問(wèn)父類的私有成員，這時(shí)候我會(huì)將父類的private改為protected。什么時(shí)候用public呢？一般情況下只會(huì)對(duì)某些靜態(tài)常量我會(huì)考慮使用public修飾，前提是外部有訪問(wèn)此常量的需求。
class A { public: constexpr static int kConstValue = 2; private: int a_; };類需要虛析構(gòu)函數(shù)嗎？
這個(gè)很明確，如果類會(huì)作為基類被派生時(shí)，該基類的析構(gòu)函數(shù)就一定要聲明為虛函數(shù)，如果某個(gè)類確定不會(huì)被派生，那就不要聲明其析構(gòu)函數(shù)為虛函數(shù)。
類需要提供拷貝構(gòu)造函數(shù)嗎？
這里需要考慮清楚，需要明確究竟是否提供，這需要結(jié)合這個(gè)類在現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際意義，類是某個(gè)領(lǐng)域某個(gè)業(yè)務(wù)某個(gè)實(shí)物的抽象，假設(shè)有一個(gè)試卷類，因?yàn)樵嚲砜梢钥截?，那就明確提供拷貝構(gòu)造函數(shù)，假設(shè)有一個(gè)Person類，因?yàn)椴辉试S克隆人，那就明確禁用拷貝構(gòu)造函數(shù)。這里也可以參考智能指針中的unique_ptr，該智能指針就明確禁用了拷貝操作。
類需要提供移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)嗎？
移動(dòng)構(gòu)造是C 11引入的新特性，這里涉及到左值右值等概念。
一個(gè)類具有移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)才具備移動(dòng)語(yǔ)義，如果追求資源管理的效率，move資源效率一般會(huì)比拷貝一個(gè)資源高一些。
這里重點(diǎn)討論是否需要提供移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)，答案還是，要想清楚，要結(jié)合實(shí)際情況，假設(shè)我們定義了一個(gè)美國(guó)總統(tǒng)的類，可以提供移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)，因?yàn)槊绹?guó)總統(tǒng)幾年就會(huì)換一個(gè)，再假設(shè)我們定義了一個(gè)美國(guó)最傻吊總統(tǒng)的類，那就應(yīng)該禁用移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)，因?yàn)橹挥卸跻粋€(gè)，永遠(yuǎn)不可移動(dòng)。
排坑：賦值運(yùn)算符需要考慮是否能正確的防止自身給自身賦值？
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