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C++箴言:避免返回对象内部构件的句柄

作者 佚名技术 来源 程序设计 浏览 发布时间 2012-06-30
意力返回到 Rectangle 类和它的 upperLeft 和 lowerRight 成员函数。我们在这些函数中挑出来的问题都只需简单地将 const 用于它们的返回类型就可以排除:

class Rectangle {
public:
...
const Point& upperLeft() const { return pData->ulhc; }
const Point& lowerRight() const { return pData->lrhc; }
...
};

通过这个修改的设计,客户可以读取定义一个矩形的 Points,但他们不能写它们。这就意味着将 upperLeft 和 upperRight 声明为 const 不再是一句空话,因为他们不再允许调用者改变对象的状态。至于封装的问题,我们总是故意让客户看到做成一个 Rectangle 的 Points,所以这是封装的一个故意的放松之处。更重要的,它是一个有限的放松:只有读访问是被这些函数允许的,写访问依然被禁止。

虽然如此,upperLeft 和 lowerRight 仍然返回一个对象内部构件的句柄,而这有可能造成其它方面的问题。特别是,这会导致空悬句柄:引用了不再存在的对象的构件的句柄。这种消失的对象的最普通的来源就是函数返回值。例如,考虑一个函数,返回在一个矩形窗体中的 GUI 对象的 bounding box:

class GUIObject { ... };
const Rectangle // returns a rectangle by
boundingBox(const GUIObject& obj); // value; see Item 3 for why
// return type is const

现在,考虑客户可能会这样使用这个函数:

GUIObject *pgo; // make pgo point to
... // some GUIObject
const Point *pUpperLeft = // get a ptr to the upper
&(boundingBox(*pgo).upperLeft()); // left point of its
// bounding box

对 boundingBox 的调用会返回一个新建的临时的 Rectangle 对象。这个对象没有名字,所以我们就称它为 temp。于是 upperLeft 就在 temp 上被调用,这个调用返回一个引向 temp 的一个内部构件的引用,特别是,它是由 Points 构成的。随后 pUpperLeft 指向这个 Point 对象。到此为止,一切正常,但是我们无法继续了,因为在这个语句的末尾,boundingBox 的返回值—— temp ——被销毁了,这将间接导致 temp 的 Points 的析构。接下来,剩下 pUpperLeft 指向一个已经不再存在的对象;pUpperLeft 空悬在创建它的语句的末尾!

这就是为什么任何返回一个对象的内部构件的句柄的函数都是危险的。它与那个句柄是指针,引用,还是迭代器没什么关系。它与是否受到 cosnt 的限制没什么关系。它与那个成员函数返回的句柄本身是否是 const 没什么关系。全部的问题在于一个句柄被返回了,因为一旦这样做了,你就面临着这个句柄比它引用的对象更长寿的风险。

这并不意味着你永远不应该让一个成员函数返回一个句柄。有时你必须如此。例如,operator[] 允许你从 string 和 vector 中取出单独的元素,而这些 operator[]s 就是通过返回引向容器中的数据的引用来工作的——当容器本身被销毁,数据也将销毁。尽管如此,这样的函数属于特例,而不是惯例。

Things to Remember

·避免返回对象内部构件的句柄(引用,指针,或迭代器)。这样会提高封装性,帮助 const 成员函数产生 cosnt 效果,并将空悬句柄产生的可能性降到最低。

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