真實(shí)的房地產(chǎn)代理商的工作是出售房屋,而一個(gè)為房產(chǎn)代理商提供支持的軟件系統(tǒng)自然要用一個(gè)類來代表要出售的房屋:
class HomeForSale { ... };
所有房地產(chǎn)代理商能夠很輕松的指出,每套房產(chǎn)都是獨(dú)一無二的——沒有兩套是完全一樣的。既然如此,為一個(gè)HomeForSale對(duì)象復(fù)制出一個(gè)副本的想法就顯得沒什么意義了。你怎么能夠復(fù)制那些生來就獨(dú)一無二的東西呢?如果你嘗試去復(fù)制一個(gè)HomeForSale對(duì)象,那么編譯器則不應(yīng)該接受:
HomeForSale h1;
HomeForSale h2;
HomeForSale h3(h1); // 嘗試復(fù)制h1:不應(yīng)通過編譯!
h1 = h2; // 嘗試復(fù)制h2:不應(yīng)通過編譯!
可惜的是,防止這種復(fù)雜問題發(fā)生的方法并不是那么直截了當(dāng)。通常情況下,如果你希望一個(gè)類不支持某種特定的功能,你需要做的僅僅是不去聲明那個(gè)函數(shù)。然而這一策略對(duì)復(fù)制構(gòu)造函數(shù)和拷貝賦值運(yùn)算符就失效了,這是因?yàn)椋词鼓悴蛔雎暶鳎坏┯腥藝L試調(diào)用這些函數(shù),編譯器就會(huì)為你自動(dòng)聲明它們(參見條目5)。
這會(huì)使你便陷入困境。如果你不聲明一個(gè)復(fù)制構(gòu)造函數(shù)或者賦值運(yùn)算符,編譯器可能就會(huì)幫你去做,你的類就會(huì)支持對(duì)象復(fù)制。從另一個(gè)角度說,如果你確實(shí)聲明了這些函數(shù),你的類仍然支持復(fù)制。但是現(xiàn)在的目標(biāo)是防止復(fù)制!
解決問題的關(guān)鍵是,所有編譯器生成的函數(shù)都是公共的。為了防止編譯器生成這些函數(shù),你必須自己聲明,但是現(xiàn)在沒有什么要求你將這些函數(shù)聲明為公共的。取而代之,你應(yīng)該將復(fù)制構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符聲明為私有的。通過顯式聲明一個(gè)函數(shù),你就可以防止編譯器去自動(dòng)生成這個(gè)函數(shù),同時(shí),通過將函數(shù)聲明為private的,你便可以防止人們?nèi)フ{(diào)用它。
差不多了。但是這一方案也沒有那么傻瓜化,這是因?yàn)槌蓡T函數(shù)和友元函數(shù)仍然可以調(diào)用你的私有函數(shù)。除非你足夠的聰明,沒有去定義這些成員或友元。如果一些人由于疏忽大意而調(diào)用了其中的任意一個(gè),他們會(huì)在程序連接時(shí)遇到一個(gè)錯(cuò)誤。把成員函數(shù)聲明為private的但是不去實(shí)現(xiàn)它們,這一竅門已經(jīng)成為編程常規(guī),在C++的I/O流的庫中的一些類,都會(huì)采用這種方法來防止復(fù)制。比如,你可以參考標(biāo)準(zhǔn)庫中ios_base、basic_ios和sentry的實(shí)現(xiàn)。你會(huì)發(fā)現(xiàn)在各種情況下,復(fù)制構(gòu)造函數(shù)和拷貝賦值運(yùn)算符都聲明為private而且沒有得到定義。
對(duì)HomeForSale使用這一技巧十分簡(jiǎn)單:
class HomeForSale {
public:
...
private:
...
HomeForSale(const HomeForSale&); // 只有聲明
HomeForSale& operator=(const HomeForSale&);
};
你會(huì)發(fā)現(xiàn)我省略了函數(shù)參數(shù)的名稱。這樣做并不是必需的,這僅僅是一個(gè)普通慣例。畢竟這些代碼不會(huì)得到實(shí)現(xiàn),而且很少會(huì)用到,那么給這些參數(shù)命名又有什么用呢?
通過上文中類的聲明,編譯器會(huì)防止客戶嘗試復(fù)制HomeForSale對(duì)象,如果你不小心在成員函數(shù)或者友元函數(shù)中這樣做了,那么你的程序?qū)o法得到連接。
如果你將復(fù)制構(gòu)造函數(shù)和拷貝賦值運(yùn)算符聲明為private的,并且將二者移出HomeForSale的內(nèi)部,放置在一個(gè)專門設(shè)計(jì)用來防止復(fù)制的基類中,那么在編譯時(shí)就排除這些原本是連接時(shí)的錯(cuò)誤便成為可能(這是件好事——早期發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤要比晚些更理想)。這一基類極其簡(jiǎn)單:
class Uncopyable {
protected: // 允許派生類存在構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)
Uncopyable() {}
~Uncopyable() {}
private:
Uncopyable(const Uncopyable&); // 但禁止復(fù)制
Uncopyable& operator=(const Uncopyable&);
};
為了防止HomeForSale對(duì)象被復(fù)制,我們所需要做的僅僅是讓其繼承Uncopyable:
class HomeForSale: private Uncopyable {
... // 這一類不再聲明復(fù)制構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符
};
這樣做是可行的,這是因?yàn)槿绻腥耍ㄉ踔潦且粋€(gè)成員或友元函數(shù))嘗試復(fù)制一個(gè)HomeForSale對(duì)象,編譯器將會(huì)嘗試自動(dòng)生成一個(gè)復(fù)制構(gòu)造函數(shù)和一個(gè)拷貝賦值運(yùn)算符。就像條目12中所解釋的,這些函數(shù)由編譯器自動(dòng)生成的版本會(huì)嘗試調(diào)用它們基類中的這一部分,顯然這些調(diào)用只能吃到閉門羹,這是因?yàn)閺?fù)制操作在基類中是私有的。
Uncopyable的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用存在一些微妙的問題,諸如繼承自Uncopyable的類不一定必須為public的(參見條目32和條目39),Uncopyable的析構(gòu)函數(shù)不一定必須為虛函數(shù)(參見條目7)。由于Uncopyable不包含任何數(shù)據(jù),它適合作為空基類優(yōu)化方案(參見條目39),但是由于它是一個(gè)基類,使用這一技術(shù)將導(dǎo)致多重繼承(參見條目40)。然而,多重繼承在某種情況下會(huì)使空基類優(yōu)化失去作用(同樣,請(qǐng)參見條目39)。總體來說,你可以忽略這些微妙的問題,僅僅使用上文中的Uncopyable,因?yàn)樗鼤?huì)像所承諾的那樣精確地完成工作。你也可以使用Boost版本(條目55)。那個(gè)類叫做noncopyable。它是一個(gè)優(yōu)秀的類,我只是發(fā)現(xiàn)它的名字顯得有些不自然(un-natural),呃,“非”自然(non-natural)。
時(shí)刻牢記
l 為了禁用編譯器自動(dòng)提供的功能,你必須將相關(guān)的成員函數(shù)聲明為private的,同時(shí)不要實(shí)現(xiàn)它。方法之一是:使用一個(gè)類似于Uncopyable的基類。