sherrylso

        C++之父Bjarne stroustrup曾經說過：不需要了解所有的c++細節，也能夠寫出好的c++程序；不應該注重語言方面的特征，而應該注重軟件設計技術本身。很顯然，我的這篇文章，與這兩句話背道而馳:).的確，我們程序員，不應該把精力放在c++本身語言的特征上，而是應該思考軟件設計技術本身。那么，在我們需要提高對c++理解的同時，是不是我們從下面幾個方面為著眼點
1） 從編譯原理的角度
2） 從技術需求的角度
3） 從軟件設計技術的角度
從以上的幾個角度，來重新審視c++一些晦澀語法，或許，我們能從中獲益。在這里，我要說的是，我們不單單是要記住這些c++語言特性怎么樣的使用，而是應該知道這些語言特性背后隱藏的故事，以便于我們更深層次地理解c++,理解軟件設計。
一、子類通過函數名字隱藏父類函數。
如下例：

class Base
{
public:
 virtual void f(int x);
};
class Derived: public Base
{
public:
 virtual void f(double* pd);
};
int main()
{
  Derived* pd = new Derived();
  pd->f(10); //compile error!!!
}

         當我們編譯pd->f(10)操作時，編譯器報錯。按照我們常規的理解是：父類的函數void f(int x)與子類的函數void f(double*pd)，由于參數類型不同，其函數簽名也是不一樣的，按照這樣的邏輯，在這個類繼承體系中，這兩個函數完全應該是互不隱藏的，我們完全可以認為是符合overloaded規則的兩個函數。
        但是，在c++里，子類通過函數名字隱藏父類函數，而不是通過函數簽名！c++給出的解釋也是合理的：試想一種情況：你使用了別人寫的類庫，繼承其中的某個類，寫了你自己的子類。
如上面的例子，你的子類就是Derived,而類庫中的父類就是Base.當你根本不知道在父類中還有這樣一個f(int x)函數時，在調用子類Derived的f函數時，你犯了錯誤，參數類型傳成了int類型（或者不是你犯的錯誤，編譯器幫你自動轉化為int類型），結果是：程序可以正常運行，但是，執行的結果卻不是你所期望的，是f(int x)調用，而不是你自己的實現：f（double* pd)調用！
         這就是c++為什么通過函數名字隱藏父類函數的原因。
        說到這里，我們需要補充幾句：雖然c++在語言層面上給我們提供了這樣的保證，但是，子類hide父類的函數，這是一個非常不好的設計。從OO的角度出發，應該講求的是Liskov Substitution Principle。即：suntypes must be substitutable fro their base types.很顯然，當hide行為發生時，從接口的角度來講，子類與父類是不能互為替代的。父類的protected or public的方法，應該很自然地由其所有子類所繼承，而不是被隱藏。隱藏行為的發生，相當于在這套繼承體系中開的一個后門。很顯然，C++幫助我們自動隱藏了父類的方法，但是，作為程序開發的我們，應該意識到這一點，也應該避免這樣的設計。
二、c++的per-class allocator語法規則
          在D&E of C++一書中，Stroustrup給出了幾點c++提供per-class allocator的理由，這些理由也是我們使用class level的allocator的原因，所以，有必要我們總結一下：
第一、許多程序應用，需要在運行的過程中，大量地Create和Delete對象。這些對象，諸如：tree nodes,linked list nodes，messages等等。如果在傳統的heap完成這些對象的創建，銷毀，由于大量的內存申請，釋放，勢必會造成內存碎片。這種情況下，我們需要對內存分配進行細粒度的控制。
第二、一些應用需要長時間跑在內存受限的裝置上，這也需要我們對內存分配進行細粒度的控制，而不是無限制地分配，釋放。
主要基于以上的兩點，c++提供了per-class allocator語言支持。
如下例：

class X
{
public:
  void* operator new(size_t sz); //allocate sz bytes
  void  operator delete(void* p) //free p;
};

      new操作符函數負責對象X的內存分配。對這樣一個語法規則，我們好奇的是，為什么聲明了一個我們從來都不使用的參數size_t sz.我們的使用語法如下： X* px = new X;
C++也給出了解釋：per-class allocator機制將適用整個類的繼承體系。例如：

class Y: public X //ojects of class Y are also allocated using X::operator new
{
  //
  // 
};

        對于子類Y,其內存分配函數也是X::operator new()。但是，在這里，內存分配的大小，不應該是sizeof(X),而是sizeof(Y).問題的關鍵在這里：C++通過提供多余的參數size_t sz，而給開發者提供了更大的靈活性，也即：per-class allocator是面向類的繼承體系的內存管理機制，而不單單是面向單個類。
三、Koenig Lookup機制。
        大家對Andrew Koenig應該很熟悉，c++大牛，是AT&T公司Shannon實驗室大規模編程研究部門中的成員，同時他也是C++標準委員會的項目編輯。他擁有超過30年的編程經驗，其中有15年的C++使用經驗。
        Koenig Lookup，就是以Andrew Koenig命名的查找規則。在看這個定義之前，我們先弄清楚函數所在的域的分類，一般來講，分為：
1：類域（函數作為某個類的成員函數（靜態或非靜態））
2：名字空間域
3：全局域（即C++默認的namespace)
        而Koenig Lookup機制，就是當編譯器對無限定域的函數調用進行名字查找時，除了當前名字空間域以外，也會把函數參數類型所處的名字空間加入查找的范圍。
如下例：

#include <iostream>
using namespace std;
namespace Koenig
{
    class MyArg
    {
    public:
         ostream& print(ostream& out) const
         {
            out<<"this is MyArg."<<endl;
         }
    };
 
    inline ostream& operator<<(ostream& out, const MyArg& myArg)
    {
         return myArg.print(out);
    }
}
 
int main()
{
    Koenig::MyArg myArg;
    cout<<myArg;
    return 0;
}

       如上的代碼，使用operator<<操作符函數，打印對象的狀態，但是函數ostream& operator<<(ostream& out, const MyArg& myArg) 的定義域是處于名字空間Koenig中，為什么編譯器在解析main函數（全局域）里面的operator<<調用時，它能夠正確定位到Koenig名字空間里面的operator<<？這是因為根據Koenig查找規則，編譯器需要把參數類型MyArg所在的名字空間Koenig也加入對ostream& operator<<(ostream& out, const MyArg& myArg) 調用的名字查找范圍中。
        如果沒有Koenig查找規則，我們就無法直接寫cout<<myArg;，而是需要寫類似Koenig::operator<<(std::cout, myArg); 這樣的代碼（使用完全限定名）。這樣的結果是，即不直觀也不方便。

        其實在C++里，提供了很多類似于Koenig查找規則的機制，以保證程序語法上的簡潔，明了。例如：許多的操作符函數，COPY構造函數。而這些，也是我們寫出專業的C++程序的基本。
未完待續:)