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

Впрочем, функции, которые возвращают указатели на функции-члены, встречаются нечасто, поэтому вернемся к классу Rectangle и его функциям-членам upperLeft и lowerRight. Обе проблемы, которые мы идентифицировали для этих функций, могут быть исключены простым применением квалификатора const к их возвращаемому типу:

class Rectangle {

public:

...

const Point& upperLeft() const { return pData->ulhc;}

const Point& lowerRight() const { return pData->lrhc;}

...

};

В результате такого изменения пользователи смогут читать объекты Point, определяющие прямоугольник, но не смогут изменять их. Это значит, что объявление константными функций upperLeft и lowerRight больше не является ложью, так как они более не позволяют клиентам модифицировать состояние объекта. Что касается проблемы инкапсуляции, то мы с самого начала намеревались дать клиентам возможность видеть объекты Point, определяющие Rectangle, поэтому в данном случае ослабление инкапсуляции намеренное. К тому же это лишь частичное ослабление: рассматриваемые функции дают только доступ для чтения. Доступ для записи по-прежнему запрещен.

Но даже и так upperLeft и lowerRight по-прежнему возвращают «дескрипторы» внутренних данных объекта, и это может вызвать проблемы иного свойства. В частности, возможно появление «висячих дескрипторов» (dangling handles), то есть дескрипторов, ссылающихся на части уже не существующих объектов. Наиболее типичный источник таких исчезнувших объектов – значения, возвращаемые функциями. Например, рассмотрим функцию, которая возвращает ограничивающий прямоугольник объекта GUI:

class GUIObject {...};

const Rectangle // возвращает прямоугольник по значению;

boundBox(const GUIObject& obj); // см. в правиле 3, почему const

Теперь посмотрим, как пользователь может применить эту функцию:

GUIObject *pgo; // pgo указывает на некий объект

... // GUIObject

const Point *pUpperLeft = // получить указатель на верхний левый

&(boundingBox(*pgo).upperLeft()); // угол его рамки

Вызов boundingBox вернет новый временный объект Rectangle. Этот объект не имеет имени, поэтому назовем его temp. Затем вызывается функция-член upperLeft объекта temp, и этот вызов возвращает ссылку на внутренние данные temp, в данном случае на один из объектов Point. В результате pUpperLeft указывает на этот объект Point. До сих пор все шло хорошо, но мы еще не закончили, поскольку в конце предложения возвращенное boundingBox значение – temp – будет разрушено, а это приведет к разрушению объектов Point, принадлежавших temp. То есть pUpperLeft теперь указывает на объект, который более не существует. Указатель PUpperLeft становится «висячим» уже в конце предложения, где он создан!

Вот почему опасна любая функция, которая возвращает «дескриптор» внутренних данных объекта. При этом не важно, является ли «дескриптор» ссылкой, указателем или итератором. Не важно, что она квалифицирована const. Не важно, что сама функция-член, возвращающая «дескриптор», является константной. Имеет значение лишь тот факт, что «дескриптор» возвращен, поскольку возникает опасность, что он «переживет» объект, с которым связан.

Это не значит, что никогда не следует писать функции-члены, возвращающие дескрипторы. Иногда это бывает необходимо. Например, operator[] позволяет вам обращаться к отдельному элементу строки или вектора, и работает он, возвращая ссылку на данные в контейнере (см. правило 3), которые уничтожаются вместе с контейнером. Но все же такие функции – скорее исключение, чем правило.

• Избегайте возвращать «дескрипторы» (ссылки, указатели, итераторы) внутренних данных объекта. Это повышает степень инкапсуляции, помогает константным функциям-членам быть константными и минимизирует вероятность появления «висячих дескрипторов».

Безопасность исключений в чем-то подобна беременности… но пока отложим эту мысль в сторонку. Нельзя всерьез говорить о репродуктивной функции, пока не завершился этап ухаживания.

Предположим, что у нас есть класс, представляющий меню с фоновыми картинками в графическом интерфейсе пользователя. Этот класс предназначен для использования в многопоточной среде, поэтому он включает мьютекс для синхронизации доступа:

class PrettyMenu {

public:

...

void changeBackground(std::istream& imgSrc); // сменить фоновую

... // картинку

private:

Mutex mutex; // мьютекс объекта

Image *bgImage; // текущая фоновая картинка

int imageChanges; // сколько раз картинка менялась

};

Рассмотрим следующую возможную реализацию функции-члена change-Background:

void PrettyMenu::changeBackground(std::istream& imgSrc)

{

lock(&mutex); // захватить мьютекс

delete bgImage; // избавиться от старой картинки

++imageChanges; // обновить счетчик изменений картинки

bgImage = new Image(imgSrc); // установить новый фон

unlock(&mutex); // освободить мьютекс

}

С точки зрения безопасности исключений, эта функция настолько плоха, насколько вообще возможно. К безопасности исключений предъявляется два требования, и она не удовлетворяет ни одному из них.

Когда возбуждается исключение, то безопасная относительно исключений функция:

• Не допускает утечки ресурсов.Приведенный код не проходит этот тест, потому что если выражение «new Image(imgSrc)» возбудит исключение, то вызов unlock никогда не выполнится, и мьютекс окажется захваченным навсегда.

• Не допускает повреждения структур данных.Если «new Image(imgSrc)» возбудит исключение, в bgImage останется указатель на удаленный объект. Кроме того, счетчик imageChanges увеличивается, несмотря на то что новая картинка не установлена. (С другой стороны, старая картинка уже полностью удалена, так что трудно сделать вид, будто ничего не изменилось.)

Справиться с утечкой ресурсов легко – в правиле 13 объяснено, как пользоваться объектами, управляющими ресурсами, а в правиле 14 представлен класс Lock, гарантирующий своеременное освобождение мьютексов:

void PrettyMenu::changeBackground(std::istream& imgSrc)

{

Lock ml(mutex); // из правила 14: захватить мьютекс

// и гарантировать его последующее освобождение

delete bgImage;

++imageChanges;

bgImage = new Image(imgSrc);

}

Одним из преимуществ классов для управления ресурсами, подобных Lock, является то, что обычно они уменьшают размер функций. Заметили, что вызов unlock уже не нужен? Общее правило гласит: чем меньше кода, тем лучше, потому что меньше возможностей для ошибок и меньше путаницы при внесении изменений.

От утечки ресурсов перейдем к проблеме возможного повреждения данных. Здесь у нас есть выбор, но прежде чем его сделать, нужно уточнить терминологию.