Бьерн Страуструп. Язык программирования С++. Специальное издание (2011) (1004033), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Функции-члены или друзья? с(азз Х ( // ,. Х((пз); Йет1(); 1пе тг() ~пепй (пз)7 (Ха ); (г?епд!пе)г ( соте Ха ); )е(еаза 1пе)э (Х); )' Функции-члены можно вызывать только для объектов класса; никаких пользовательских приведений типа не применяется к левым операндам операций . и -> (З11.10). Например: юЫя() ( 99.т1 (); 99. т2 ( ); //епоп Х(99).т!о не рассматривается // епоп Х(99) т?() не рассматривается Когда для реализации некоторой операции нужно использовать функции-члены, а когда дружественные функции? Во-первых„следует свести к минимуму набор функций, имеющих прямой доступ ко внутреннему представлению класса, и определить этот набор самым тщательным образом. Поэтому первым является не вопрос «функция-член или статическая функция или дружественная функция?в, а совсем другой вопрос — «требуется ли на самом деле прямой доступ к представлению?» В типичных случаях набор функций-членов с прямым доступом значительно меньше, чем это кажется на первый аз~лад.
Конечно, некоторые операции (в смысле, действия) обязаны быть членами— конструкторы, деструктор и виртуальные функции (912.2.6), но во всех остальных случаях выбор возможен. Так как имена членов класса локальны по отношению к классу, функция, нуждающаяся в прямом доступе к представлению, обязана быть функцией-членом. Рассмотрим класс Х, реализующий альтернативные способы определения операций; Глава 11. Перегрузка операций 350 Глобальная функция (7 () имеет сходные свойства, так как неявные приведения типа не применяются к неконстантным аргументам, передаваемым по ссылке (Э5.5, Э11аь5). Однако к аргументам функций (2() и уЗ() преобразования типов применяются; ио!й й ( ) ( Я (99); )2 (99); )У (99); ) ~У еп ог:)7(Х(99)) не рассматривается У о!с )2(Х(99)); ~У о/с: )3(Х(99)); Любую функцию, модифицирующую состояние классового объекта, следует определять как функцию-член или глобальную функцию, принимающую объект класса в качестве ненонстантного аргумента по ссылке (или ненонстантного указателя).
Операции (=, *=, ем и т.д.), требующие в качестве левого операнда!ча!це, для пользовательских типов обычно перегружаются как члены. И обратно, если для аргументов (операндов) желательно неявное приведение типа, реализующая операцию функция не должна быть членом класса и должна иметь либо аргументы, передаваемые по значению, либо константные аргументы, передаваемые по ссылке. Это типично для функций, реализующих операции, не требующие 1ча!це в качестве левых операндов (это операции е, —, ! ! и т.д.). В тоже время, такие операции часто нуждаются в прямом доступе ко внутреннему представлению класса.
Поэтому подобного рода бинарные операции чаще всего являются функциями-друзьями. Если не определяются пользовательские операции приведения типа, то нет никаких причин отдавать предпочтение функциям-членам перед дружественными функциями со ссылочными аргументами, и наоборот. Часто программисты имеют свои собственные предпочтения. Возникает впечатление, что большинство людей предпочитает вызов йп (т) для инвертирования матрицы вместо вызова т.
1н () . Однако ж, если !лч () на самом деле инвертирует объект т, а не возвращает новую матрицу, равную инверсии от т, то тут предпочтение имеет функция-член. При прочих равных условиях предпочитайте определять функцию-член. Невозможно предвидеть, не определит ли кто-нибудь когда-нибудь операцию приведения типа. Невозможно предсказать, не потребуют ли будущие модификации изменения состояний используемых объектов.
Синтаксис вызова функций-членов делает очевидным для пользователя, что объект может быть изменен; ссылочный аргумент значительно менее очевиден. Кроме того, выражения в теле функции-члена чагце всего короче и проще, чем эквивалентные выражения в глобальных функциях — последним требуются явно задаваемые аргументы, в то время как функции-члены неявно применяют гла. Наконец, поскольку имена членов локальны в классе, то они могут быть значительно короче, чем имена глобальных функций. 11.6. Обьекты больших размеров Для класса сотр!ех мы определили типы аргументов как сотр1ех (эти аргументы передаются по значению, то есть копируются).
Накладные расходы на копирование двух аонЫе имеют определенное значение, но в любом случае это менее накладно, чем применение двух указателей (доступ по указателем относительно дорог). В то 11.6. Объекты больших размеров 351 же время, не все классы столь компактны. Для того чтобы избежать накладных расходов на копирование в таких случаях можно задать ссылочные аргументы.
Например: с1азз Маптх ( йоиЫе т [4] [4]; риЫгс: Ма(их ( ); 1«гепй МаМх орегагоге (сапог Маг«Ыз, сопи Ма(«Ыв ) Гг!епй Ма(их орегагог* (сои«4 Маг«Ыь, сопзг Мотив ) В атом случае использование выражений с перегруженными операциями для объектов большого размера не требует избыточного копирования.
Определить операцию сложения можно следующим образом: Магпх орегагоге (сопзг Маггзхь аге1, сапог Магг(хз аге2) Магугх зипз; )ог(гпг(=0; (<4; )ее) 1ог ((п(1'=йг 1<4; 1Ъ-~ ) зит.т [1] [1] = ага1 .т [1] [)] е аго2.т [г'] [7]; ге(ига зипз; ) Эта перегруженная операция принимает аргументы (операнды) по ссылке, но возвращает она значение объекта.
Возврат по ссьнке может показаться более аффективным: с!азз Маг«гх ( У... 1«гепй Маг«Ыв орегагог; (сопзг МаиЫз, сапог Маггйз ); Яепй Маг«Ыз орегагог* (соим Маг«Ыз, солт МаггЫз ); )) Это в принципе допустимо, но вызывает проблемы с выделением памяти. Так как возврат выполняется по ссылке, то возвращаемое значение не может быть автоматическим объектом (57.3). Так как операция чаще всего используется в выражении не один раз, то ее результат не может быть статической локальной переменной.
Результат, скорее всего, будет размещаться в свободной памяти. В итоге, копирование возврата обойдется дешевле (с точки зрения времени выполнения, объема памяти и кода), чем выделение памяти под результат и ее последующее освобождение. И программировать это легче. Существуют приемы, позволяющие избежать копирования результата. Самый простой — использование буфера статических объектов.
Например: Глава 11, Перегрузка операций 352 соаз( тах та(г(х (етр = 7( Ма(г(хз Ое( та(г(к (етр () ( з(апс т( пЬи1=0( з(анс ма(пх ьи)'(тох та(пх (етр ] ( О (пЬир==так та(гах (етр) пЬи/=О( ге(игп Ьв(('( пЬиув в ]; ) Ма(г(ка орега(огв (сопя( Ма(г(хз агд1, сопя( Ма(гд(з агл2) ( МаМка гез = Ое( та(пх (етр (); 77 ... ге(игп гез( Теперь объект типа Магг(х копируется только тогда, когда результат вычисления выражения присваивается чему-либо. Однако лишь небеса могут помочь вам в том случае, если потребуются более чем тах та(г(х (етр временных объектов. Менее чреватая ошибками техника определяет матрицу как дескриптор (Лап(((е; э25.7) к классу-представлению (гергезеп(а((оп (уре), содержащему действительные данные.
В этом случае, матричные дескрипторы могут так управлять объектами представления, что затраты на выделение памяти и копирование будут минимальными (й(1,12 и 511.14]18!). Эта техника базируется на возврате объектов, а не ссылок или указателей. Еще одна техника опирается на определение тернарных операций и их автоматический вызов для выражений вида а=Ьвс или а+Ь*( (021.4.6.3, э22.4.7). 11.7. Важные операции В общем случае, для типа Х копирующий конструктор Х(сопз( Хз) выполняет инициализацию посредством объекта того же самого класса Х. Важно еще раз напомнить, что инициализация и присваивание — это разные операции (й]0.4.4.!).
Особенно это важно для классов с деструктором. Когда класс имеет нетривиальный деструктор, освобождающий, например, ранее выделенную конструктором память, скорее всего этот класс нуждается в полном наборе средств, управляющих конструированием объектов, их уничтожением и копированием: Объект копируется еще в трех случаях: при передаче аргумента функции, при возврате из функции, и при генерации исключений. При передаче аргумента ини- с1ат Х ( 77 ... Х(Лоте(уре) ( Х ( сопя( Хз ) ( Хз орега(ог= (сопя(Хз) ( -Х() ( 77 конструктор 77 копирующий конструктор Б' операция присваивания.' очистка и копирование 77 деструктор: очистка 11 7.
Важные операции 353 циализируется формальный параметр. Семантика здесь полностью анапогична та- ковой для любой инициализации. То же самое имеет место и для возвращаемых из функций значений, и для исключений, хотя и в менее очевидной форме. Во всех этих случаях применяется копируюший конструктор. Например: вп!па я(в!пад аед) УУ передача по значению (используется копирующий конструктор! ( ее!ига аед! УУ возвращается строка (используется копирующий конструктор) !и! та!и () ( зге(пе в= ")Уеюзоп"; $ =я(в) ! ) Очевидно, что строка з будет содержать ")чем!оп" после вызова функции «() .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
