9336.htm

C++细节解释

<P>class BankAccount { ... };&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // 同上</P> 
<P>// 一个新类，表示要支付利息的帐户<BR>class InterestBearingAccount: public BankAccount {<BR>public:<BR>&nbsp; virtual void creditInterest() = 0;</P> 
<P>&nbsp; ...</P> 
<P>};</P> 
<P>class SavingsAccount: public InterestBearingAccount {</P> 
<P>&nbsp; ...&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // 同上</P> 
<P>};</P> 
<P>class CheckingAccount: public InterestBearingAccount {</P> 
<P>&nbsp; ...&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // as above</P> 
<P>};</P> 
<P>用图形表示如下：</P> 
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; BankAccount<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ^<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; InterestBearingAccount <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; /\<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; /&nbsp; \<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; /&nbsp;&nbsp;&nbsp; \<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; CheckingAccount&nbsp;&nbsp; SavingsAccount</P> 
<P>因为存款和支票账户都要支付利息，所以很自然地想到把这一共同行为转移到一个公共的基类中。但是，如果假设不是所有的银行帐户都需要支付利息（以我的经验，这当然是个合理的假设），就不能把它转移到BankAccount类中。所以，要为BankAccount引入一个新的子类InterestBearingAccount，并使SavingsAccoun和CheckingAccount从它继承。</P> 
<P>存款和支票账户都要支付利息的事实是通过InterestBearingAccount的纯虚函数creditInterest来体现的，它要在子类SavingsAccount和CheckingAccount中重新定义。</P> 
<P>有了新的类层次结构，就可以这样来重写循环代码：</P> 
<P>// 好一些，但还不完美<BR>for (list&lt;BankAccount*&gt;::iterator p = allAccounts.begin();<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; p != allAccounts.end();<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ++p) {</P> 
<P>&nbsp; static_cast&lt;InterestBearingAccount*&gt;(*p)-&gt;creditInterest();</P> 
<P>}</P> 
<P>尽管这个循环还是包含一个讨厌的转换，但代码已经比过去健壮多了，因为即使又增加InterestBearingAccount新的子类到程序中，它还是可以继续工作。</P> 
<P>为了完全消除转换，就必须对设计做一些改变。一种方法是限制帐户列表的类型。如果能得到一列InterestBearingAccount对象而不是BankAccount对象，那就太好了：</P> 
<P>// 银行中所有要支付利息的帐户<BR>list&lt;InterestBearingAccount*&gt; allIBAccounts;</P> 
<P>// 可以通过编译且现在将来都可以工作的循环<BR>for (list&lt;InterestBearingAccount*&gt;::iterator p =<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; allIBAccounts.begin();<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; p != allIBAccounts.end();<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ++p) {</P> 
<P>&nbsp; (*p)-&gt;creditInterest();</P> 
<P>}</P> 
<P>如果不想用上面这种 "采用更特定的列表" 的方法，那就让creditInterest操作使用于所有的银行帐户，但对于不用支付利息的帐户来说，它只是一个空操作。这个方法可以这样来表示：</P> 
<P>class BankAccount {<BR>public:<BR>&nbsp; virtual void creditInterest() {}</P> 
<P>&nbsp; ...</P> 
<P>};</P> 
<P>class SavingsAccount: public BankAccount { ... };<BR>class CheckingAccount: public BankAccount { ... };<BR>list&lt;BankAccount*&gt; allAccounts;<BR>// 看啊，没有转换!<BR>for (list&lt;BankAccount*&gt;::iterator p = allAccounts.begin();<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; p != allAccounts.end();<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ++p) {</P> 
<P>&nbsp; (*p)-&gt;creditInterest();</P> 
<P>}</P> 
<P>要注意的是，虚函数BankAccount::creditInterest提供一个了空的缺省实现。这可以很方便地表示，它的行为在缺省情况下是一个空操作；但这也会给它本身带来难以预见的问题。想知道内幕，以及如何消除这一危险，请参考条款36。还要注意的是，creditInterest是一个（隐式的）内联函数，这本身没什么问题；但因为它同时又是一个虚函数，内联指令就有可能被忽略。条款33解释了为什么。</P> 
<P>正如上面已经看到的，"向下转换" 可以通过几种方法来消除。最好的方法是将这种转换用虚函数调用来代替，同时，它可能对有些类不适用，所以要使这些类的每个虚函数成为一个空操作。第二个方法是加强类型约束，使得指针的声明类型和你所知道的真的指针类型之间没有出入。为了消除向下转换，无论费多大工夫都是值得的，因为向下转换难看、容易导致错误，而且使得代码难于理解、升级和维护（参见条款M32）。</P> 
<P>至此，我所说的都是事实；但，不是全部事实。有些情况下，真的不得不执行向下转换。</P> 
<P>例如，假设还是面临本条款开始的那种情况，即，allAccounts保存BankAccount指针，creditInterest只是为SavingsAccount对象定义，要写一个循环来为每个帐户计算利息。进一步假设，你不能改动这些类；你不能改变BankAccount，SavingsAccount或allAccounts的定义。（如果它们在某个只读的库中定义，就会出现这种情况）如果是这样的话，你就只有使用向下转换了，无论你认为这个办法有多丑陋。</P> 
<P>尽管如此，还是有比上面那种原始转换更好的办法。这种方法称为 "安全的向下转换"，它通过C++的dynamic_cast运算符（参见条款M2）来实现。当对一个指针使用dynamic_cast时，先尝试转换，如果成功（即，指针的动态类型(见条款38)和正被转换的类型一致），就返回新类型的合法指针；如果dynamic_cast失败，返回空指针。</P> 
<P>下面就是加上了 "安全向下转换" 的例子：</P> 
<P>class BankAccount { ... };&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // 和本条款开始时一样</P> 
<P>class SavingsAccount:&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // 同上<BR>&nbsp; public BankAccount { ... };</P> 
<P>class CheckingAccount:&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // 同上<BR>&nbsp; public BankAccount { ... };</P> 
<P>list&lt;BankAccount*&gt; allAccounts;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // 看起来应该熟悉些了吧...</P> 
<P>void error(const string&amp; msg);&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // 出错处理函数;<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // 见下文</P> 
<P>// 嗯，至少转换很安全<BR>for (list&lt;BankAccount*&gt;::iterator p = allAccounts.begin();<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; p != allAccounts.end();<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ++p) {</P> 
<P>&nbsp; // 尝试将*p安全转换为SavingsAccount*；<BR>&nbsp; // psa的定义信息见下文<BR>&nbsp; if (SavingsAccount *psa =<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; dynamic_cast&lt;SavingsAccount*&gt;(*p)) {<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; psa-&gt;creditInterest();<BR>&nbsp; }</P> 
<P>&nbsp; // 尝试将它安全转换为CheckingAccount<BR>&nbsp; else if (CheckingAccount *pca =<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; dynamic_cast&lt;CheckingAccount*&gt;(*p)) {<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; pca-&gt;creditInterest();<BR>&nbsp; }</P> 
<P>&nbsp; // 未知的帐户类型<BR>&nbsp; else {<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; error("Unknown account type!");<BR>&nbsp; }<BR>}</P> 
<P>这种方法远不够理想，但至少可以检测到转换失败，而用dynamic_cast是无法做到的。但要注意，对所有转换都失败的情况也要检查。这正是上面代码中最后一个else语句的用意所在。采用虚函数，就不必进行这样的检查，因为每个虚函数调用必然都会被解析为某个函数。然而，一旦打算进行转换，这一切好处都化为乌有。例如，如果某个人在类层次结构中增加了一种新类型的帐户，但又忘了更新上面的代码，所有对它的转换就会失败。所以，处理这种可能发生的情况十分重要。大部分情况下，并非所有的转换都会失败；但是，一旦允许转换，再好的程序员也会碰上麻烦。</P> 
<P>上面if语句的条件部分，有些看上去象变量定义的东西，看到它你是不是慌张地擦了擦眼镜？如果真这样，别担心，你没看错。这种定义变量的方法是和dynamic_cast同时增加到C++语言中的。这一特性使得写出的代码更简洁，因为对psa或pca来说，它们只有在被dynamic_cast成功初始化的情况下，才会真正被用到；使用新的语法，就不必在（包含转换的）条件语句外定义这些变量。（条款32解释了为什么通常要避免多余的变量定义）如果编译器尚不支持这种定义变量的新方法，可以按老方法来做：</P> 
<P>for (list&lt;BankAccount*&gt;::iterator p = allAccounts.begin();<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; p != allAccounts.end();<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ++p) {</P> 
<P>&nbsp; SavingsAccount *psa;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // 传统定义<BR>&nbsp; CheckingAccount *pca;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // 传统定义</P> 
<P>&nbsp; if (psa = dynamic_cast&lt;SavingsAccount*&gt;(*p)) {<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; psa-&gt;creditInterest();<BR>&nbsp; }</P> 
<P>&nbsp; else if (pca = dynamic_cast&lt;CheckingAccount*&gt;(*p)) {<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; pca-&gt;creditInterest();<BR>&nbsp; }</P> 
<P>&nbsp; else {<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; error("Unknown account type!");<BR>&nbsp; }<BR>}</P> 
<P>当然，从处理事情的重要性来说，把psa和pca这样的变量放在哪儿定义并不十分重要。重要之处在于：用if-then-else风格的编程来进行向下转换比用虚函数要逊色得多，应该将这种方法保留到万不得已的情况下使用。运气好的话，你的程序世界里将永远看不到这样悲惨荒凉的景象。<br> 
</P> 
</DIV></div></div> 
 
</center></BODY></HTML>