類的封裝與繼承
上述例程中,對于C而言,有兩個父類B1、B2,有1個祖父類A,從而A、B1、B2、C構(gòu)成了典型的菱形結(jié)構(gòu)。使用了虛基類的菱形結(jié)構(gòu)里,對象的內(nèi)存布局中只有1個A,即祖父類的部分只有1份,且放在最后面,排放順序是B1+B2+C+A。如果沒有用虛繼承機(jī)制,那么在C對象的內(nèi)存布局中會出現(xiàn)2份A部分,這也就是所謂的V型繼承。相應(yīng)的對象布局為A+B1+A+B2+C。在V型繼承中不能直接從C(即孫子類)直接轉(zhuǎn)型到A(即祖父類)因為在對象的布局中有2份祖父類的實體,分別從B1、B2而來。編譯器在決議時會存在二義性,它不知道轉(zhuǎn)型后到底用哪一份實體??梢酝ㄟ^先轉(zhuǎn)型到某一父類,然后再轉(zhuǎn)型到祖父類來解決。但使用這種方法時,如果改寫了祖父類的成員變量的內(nèi)容,runtime不會同步2個祖父類實體的狀態(tài),因此可能會有語義錯誤。
多繼承結(jié)構(gòu)允許1個對象繼承來自不同對象的特征,但也會帶來新的問題。我們看下面的規(guī)則。規(guī)則10-2-1(推薦): 多繼承層級中,可訪問的實體名稱應(yīng)當(dāng)是相互獨立、不同的。如果名稱含混不清,編譯器將報告名稱沖突,同時不會武斷生成不符合預(yù)期的代碼。但是這種含混不清對于開發(fā)者來說,并不容易察覺。當(dāng)成員函數(shù)是虛函數(shù)時,還有一個需要特別注意的地方:通過explicitly引用基類來解決名稱含混的問題,將會去除函數(shù)的“虛”特性。對于本條規(guī)則也有例外的情況,比如:相關(guān)的重載函數(shù)應(yīng)當(dāng)看作具有相同的入口。相關(guān)說明程序如下:
上述程序定義D時,無法分辨成員中的count和foo()到底來自B1還是B2,造成了不必要的困擾。代碼重用的目的是按不同方式重復(fù)使用代碼來實現(xiàn)類、結(jié)構(gòu)、函數(shù)等,這就要求代碼必須是通用的,且通用代碼不受使用數(shù)據(jù)類型和操作的影響,即無論使用什么數(shù)據(jù)類型通用代碼都是不變的。于是C++提出了類模板的概念:類模版可以為類聲明1種模式,使得類中的某些數(shù)據(jù)成員、某些成員函數(shù)的參數(shù)、某些成員函數(shù)的返回值能取任意類型。MISRA C++:2008就模板的使用也給出了詳細(xì)的規(guī)則。
規(guī)則14-5-2(強(qiáng)制): 當(dāng)具有單參數(shù)的模版構(gòu)造函數(shù)時,必須聲明拷貝構(gòu)造函數(shù)。
與開發(fā)人員預(yù)期的不同,模版的構(gòu)造函數(shù)不會禁止編譯器生成拷貝構(gòu)造函數(shù)。這樣當(dāng)成員函數(shù)要求進(jìn)行深拷 貝的時候,可能會導(dǎo)致不正確的拷貝語句被執(zhí)行。這樣的問題往往在程序設(shè)計初期不會引起重視,等到面對莫名其妙的問題時,再回過頭來尋找原因,只能一籌莫展。如果在程序設(shè)計時就遵循MISRA C++:2008中相關(guān)的規(guī)則,自然可以避免這樣的困擾。
4 小 結(jié)
本文是學(xué)習(xí)MISRA C++系列連載講座之三。從“統(tǒng)籌兼顧”的角度和大家一起學(xué)習(xí)討論了MISRA C++:2008中關(guān)于類、派生類、成員訪問的控制、特殊的成員函數(shù)以及模版的相關(guān)規(guī)則。其中有意思的例子還有很多,限于篇幅,就不一一展開敘述了。請繼續(xù)關(guān)注本系列講座的第4講:異常機(jī)制的使用。
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