Эффективное использование C++. 55 верных способов улучшить структуру и код ваших программ

Что следует помнить

• Если вы используете [] в выражении new, то должны применять [] и в соответствующем выражении delete. Если вы не используете квадратные скобки [] в выражении new, то не должны использовать их и в соответствующем выражении delete.

Правило 17: Помещение в «интеллектуальный» указатель объекта, вьщеленного с помощью new, лучше располагать в отдельном предложении

Предположим, что есть функция, возвращающая уровень приоритета обработки, и другая функция для выполнения некоторой обработки динамически выделенного объекта Widget в соответствии с этим приоритетом:

int priority;
void processWidgets(std::tr1::shared_ptr<Widget> pw, int priority);

Помня о премудростях применения объектов, управляющих ресурсами (см. правило 13), processWidgets использует «интеллектуальный» указатель (здесь – tr1::shared_ptr) для обработки динамически выделенного объекта. Рассмотрим теперь такой вызов processWidgets:

processWidgets(new Widget, priority);

Стоп, не надо его рассматривать! Он не скомпилируется. Конструктор tr1::shared_ptr, принимающий указатель, объявлен с ключевым словом explicit, поэтому не происходит неявного преобразования из типа указателя, возвращенного выражением «new Widget», в тип tr1::shared_ptr, которого ожидает функция process-Widgets. Однако следующий код компилируется:

processWidgets(std::tr1::shared_ptr<Widget>(new Widget), priority);

Как это ни странно, но несмотря на использование управляющего ресурсами объекта, здесь возможна утечка ресурсов. Разберемся, почему.

Прежде чем компилятор сможет сгенерировать вызов processWidgets, он должен вычислить аргументы, переданные ему в качестве параметров. Второй аргумент – просто вызов функции priority, но первый – (std::tr1::shared_ptr<Widget> (new Widget)) – состоит из двух частей:

• выполнение выражения «new Widget»;

• вызов конструктора tr1::shared_ptr.

Перед тем как произойдет вызов processWidgets, компилятор должен сгенерировать код для решения следующих трех задач:

• вызов priority;

• выполнение «new Widget»;

• вызов конструктора tr1::shared_ptr.

Компиляторам C++ предоставлена определенная свобода в определении порядка выполнения этих операций. (И этим C++ отличается от таких языков, как Java и C#, где параметры функций всегда вычисляются в определенном порядке.) Выражение «new Widget» должно быть выполнено перед вызовом конструктора tr1::shared_ptr, потому что результат этого выражения передается конструктору в качестве аргумента, однако вызов priority может быть выполнен первым, вторым или третьим. Если компилятор решит поставить его на второе место (иногда это позволяет сгенерировать более эффективный код), то мы получим следующую последовательность операций:

1. Выполнение «new Widget».

2. Вызов priority.

3. Вызов конструктора tr1::shared_ptr.

Посмотрим, что случится, если вызов priority возбудит исключение. В этом случае указатель, возвращенный «new Widget», будет потерян, то есть не помещен в объект tr1::shared_ptr, который, как ожидается, должен предотвратить утечку ресурса. Утечка при вызове processWidgets происходит из-за того, что исключение возникает между моментом создания ресурса и моментом помещения его в управляющий объект.

Избежать подобной проблемы просто: используйте отдельные предложения для создания объекта Widget и помещения его в интеллектуальный указатель, а затем передайте этот интеллектуальный указатель processWidgets:

std::tr1::shared_ptr<Widget> pw(new Widget); // поместить новый объект
// в интеллектуальный указатель
// в отдельном предложении
processWidget(pw, priority); // этот вызов не приведет
// к утечке

Такой способ работает потому, что компиляторам предоставляется меньше свободы в переопределении порядка операций в разных предложениях, чем в одном. В модифицированном коде выражение «new Widget» и вызов конструктора tr1::shared_ptr отделены от вызова priority, поэтому компилятор не может вставить вызов priority между ними.

Что следует помнить

• Помещайте объекты, выделенные оператором new, в «интеллектуальные» указатели в отдельном предложении. В противном случае такие вызовы могут привести к утечкам ресурсов, если возникнет исключение.

Глава 4 Проектирование программ и объявления

Проектирование программного обеспечения – это приемы получения программ, которые делают то, чего вы от них хотите. Обычно проект начинается с довольно общей идеи, но затем обрастает деталями настолько, чтобы можно было приступить к разработке конкретных интерфейсов. Интерфейсы должны затем превратиться в объявления на языке C++. В настоящей главе мы рассмотрим проблему проектирования и объявления хороших интерфейсов на C++. Начнем с одного из самых важных правил проектирования интерфейсов: использовать их правильно должно быть просто, а неправильно – трудно. Отталкиваясь от этой мысли, мы сформулируем ряд более конкретных правил, касающихся самых разных тем, а именно: корректность, эффективность, инкапсуляция, удобство сопровождения, расширяемость и следование принятым соглашениям.

Представленный в этой главе материал не охватывает всего, что нужно знать о проектировании хороших интерфейсов. Мы остановимся лишь на некоторых из наиболее важных соглашений, укажем на наиболее типичные ошибки и предложим решения проблем, часто возникающих перед проектировщиками классов, функций и шаблонов.

Правило 18: Проектируйте интерфейсы так, что их легко было использовать правильно и трудно – неправильно

C++ изобилует интерфейсами. Интерфейсы функций. Интерфейсы классов. Интерфейсы шаблонов. Каждый интерфейс – это средство, посредством которого пользователь взаимодействует с вашим кодом. Предположим, что вы имеете дело с разумными людьми, которые стремятся хорошо сделать свою работу. Они хотят применять ваши интерфейсы корректно. Если случится, что они применят какой-то из них неправильно, то часть вины за это ляжет на вас. В идеале, при попытке использовать интерфейс так, что пользователь не получит ожидаемого результата, код не должен компилироваться. А если компилируется, то должен делать то, что имел в виду пользователь.

При разработке интерфейсов, простых для правильного применения и трудных – для неправильного, вы должны предвидеть, какие ошибки может допустить пользователь. Например, предположим, что вы разрабатываете конструктор класса, представляющего дату:

class Date {
public:
Date(int month, int day, int year);
...
};

На первый взгляд, этот интерфейс может показаться разумным (во всяком случае, в США), но есть, по крайней мере, две ошибки, которые легко может допустить пользователь. Во-первых, он может передать параметры в неправильном порядке: