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重讀經典-《Effective C++》Item2：盡量以const,enum,inline替換#define

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本部落格（http://blog.csdn.net/livelylittlefish
）貼出作者（三二一@小魚）相關研究、學習內容所做的筆記，歡迎廣大朋友指正！

 

1. 宏定義

 

#define ASPECT_RATIO 1.653

該宏定義ASPECT_RATIO也許從未被編譯器看見，也許在編譯器開始處理原始碼之前就被前置處理器替換了。我們知道，宏定義在預先處理階段會進行簡單地字串替換，凡是遇到ASPECT_RATIO的地方都被替換為1.653。因此，ASPECT_RATIO是不會進入符號表(symbol table)的。

 

符號表複習

 

(1) 什麼是符號表?符號表有哪些重要作用？

符號表是用來記錄編譯過程中的各種資訊的表格。

符號表的作用：

  • 登記編譯過程輸入和輸出資訊
  • 在語義分析過程中用於語義檢查和中間代碼產生
  • 作為目標代碼產生階段地址分配的依據

 

(2) 符號表的表項常包括哪些部分?各描述什麼?

符號表的表項包含兩大欄，即名字欄和資訊列；

名字欄也叫主欄，存放名字的標示符，稱為關鍵字；

資訊列包含許多子欄和標誌位，用來記錄相應名字的各種不同屬性。

 

(3) 符號表的組織方式有哪些?它的組織取決於哪些因素?

符號表的組織形式分為直接組織方式和間接組織方式兩大類。

直接組織方式中各項按固定長度順序存放；

間接組織方式中，符號表的主欄存放標識符的一個指標和一個整數（標識符的起始位置和長度），而標識符的字串則存放在一個字串數組中。

 

符號表的組織主要取決於以下幾個因素：

  • 表項中的各欄所佔的儲存單元和長度是否固定
  • 語言中標識符的長度限制
  • 哪些項有哪些共同值
  • 對符號表操作和使用方式

 

(4) Win32平台和Linux平台上怎樣查看可執行程式的符號表？

  • win32平台

dumpbin命令

如>dumpbin /SYMBOLS filename (其中>為命令列提示符)

  • Linux平台

objdump命令

如# objdump -s filename (其中#為命令列提示符)

 

因此，當1.653出現編譯錯誤的時候，我們很難搞清楚到底是哪裡的問題；另外，在調試階段，也很難定位（我們通過visual Stiduo或者Linux平台上的gdb在調試的過程中無法查知定義的宏的值，因為符號表中沒有該符號），因此不能夠所見即所得 (WYSIWYG)，還要通過查閱代碼才能知道該宏定義。

 

那麼，如何解決呢？如下。

 

2. 使用const定義常量

 

例如，以上define定義的宏可以改為：

const double AspectRatio = 1.653;  //大寫名稱通常用於宏，因此這裡改變寫法

 

從以上的那個以可以看出，該常量有類型，為double，它作為一個語言常量，肯定會被編譯器看到，當然就會進入符號表。在調試的過程中，也可以查知該常量的值。

 

3. class專屬常量

 

如果將常量的範圍(scope)限制於class內，必須讓它成為class的一個成員(member)。如果要確保此常量至多有一份實體，必須讓它成為static成員。

 

例如，以下程式可以很好的說明class專屬常量的定義方法。

[c-sharp]
view plaincopy
  1. /** 
  2. * <Effective C++>, page 14 
  3. * const data of class 
  4. * platform: visual studio 2005, win32 
  5. * filename: item2.1.cpp 
  6. */  
  7. #include <iostream>  
  8. using namespace std;  
  9.    
  10. class MyTest  
  11. {  
  12.     //(1) error C2864: 'MyTest::MaxNumber1' : only static const integral data members can be initialized within a class  
  13.     //int MaxNumber1 = 5;  
  14.    
  15.     //(2) error C2864: 'MyTest::MaxNumber2' : only static const integral data members can be initialized within a class  
  16.     //const int MaxNumber2 = 5;  
  17.    
  18.     //(3) error C2864: 'MyTest::MaxNumber3' : only static const integral data members can be initialized within a class  
  19.     //static int MaxNumber3 = 5;  
  20.    
  21.     //(4) ok  
  22.     static const int MaxNumber4 = 5;  
  23.     static const char cconst4 = 'B';  
  24.    
  25.     //(5) error C2864: 'MyTest::dconst4' : only static const integral data members can be initialized within a class  
  26.     //static const double dconst4 = 200.00;  
  27.    
  28. public:  
  29.     //(6) error C2758: 'MyTest::MaxNumber2' : must be initialized in constructor base/member initializer list  
  30.     MyTest()  
  31.     {  
  32.         cout<<"MyTest constructor! "<<endl;  
  33.         cout<<"MaxNumber4 = "<<MaxNumber4<<endl;  
  34.         cout<<"cconst4 = "<<cconst4<<endl;  
  35.     }  
  36. };  
  37.    
  38. int main()  
  39. {  
  40.     MyTest obj;  
  41.   
  42.     return 0;  
  43. }  

 

 

代碼注釋中的(1),(2),(3)表示step編號。

從(1),(2),(3)中，我們可以看出，只有static const integral data member(靜態整型常量資料成員)才能在類內初始化。從(4),(5)中也可以得到證明。其中，char型相當於整型。

 

運行結果如下。

MyTest constructor!

MaxNumber = 5

cconst1 = A

cconst2 = B

dconst1 = 100

 

再如。

[c-sharp]
view plaincopy
  1. /** 
  2. * <Effective C++>, page 14 
  3. * const data of class 
  4. * platform: visual studio 2005, win32 
  5. * filename: item2.2.cpp 
  6. */  
  7. #include <iostream>  
  8. using namespace std;  
  9.    
  10. class MyTest  
  11. {  
  12.     int MaxNumber1;  
  13.     const int MaxNumber2;  
  14.     static int MaxNumber3;  
  15.    
  16.     static const int MaxNumber4 = 5;  
  17.     static const char cconst4 = 'B';  
  18.    
  19.     static const int MaxNumber5;  
  20.    
  21. public:  
  22.     //(1) error C2758: 'MyTest::MaxNumber2' : must be initialized in constructor base/member initializer list  
  23.     //(4) error C2438: 'MaxNumber3' : cannot initialize static class data via constructor  
  24.     //(7) error C2438: 'MaxNumber5' : cannot initialize static class data via constructor  
  25.     MyTest():MaxNumber1(5), MaxNumber2(5)//, MaxNumber5(5)//, MaxNumber3(5)  
  26.     {  
  27.         //(2) error C2166: l-value specifies const object  
  28.         //MaxNumber2 = 5;  
  29.    
  30.         //(3) error LNK2001: unresolved external symbol "private: static int MyTest::MaxNumber3" (?MaxNumber3@MyTest@@0HA)  
  31.         //MaxNumber3 = 5;  
  32.    
  33.         //(6) error C3892: 'MaxNumber5' : you cannot assign to a variable that is const  
  34.         //MaxNumber5 = 5;  
  35.    
  36.         cout<<"MyTest constructor! "<<endl;  
  37.         cout<<"MaxNumber1 = "<<MaxNumber1<<endl;  
  38.         cout<<"MaxNumber2 = "<<MaxNumber2<<endl;  
  39.         cout<<"MaxNumber3 = "<<MaxNumber3<<endl;  
  40.         cout<<"MaxNumber4 = "<<MaxNumber4<<endl;  
  41.         cout<<"MaxNumber5 = "<<MaxNumber5<<endl;  
  42.         cout<<"cconst4 = "<<cconst4<<endl;  
  43.     }  
  44. };  
  45.    
  46. //(5) ok  
  47. int MyTest::MaxNumber3 = 5;  
  48.    
  49. //(8) ok  
  50. const int MyTest::MaxNumber5 = 5;  
  51.    
  52. //(9) error C2761: 'int MyTest::MaxNumber1' : member function redeclaration not allowed  
  53. //int MyTest::MaxNumber1 = 5;  
  54.    
  55. int main()  
  56. {  
  57.     MyTest obj;  
  58.    
  59.     return 0;  
  60. }  

 

 

運行結果如下。

MyTest constructor!

MaxNumber1 = 5

MaxNumber2 = 5

MaxNumber3 = 5

MaxNumber4 = 5

MaxNumber5 = 5

cconst4 = B

 

代碼注釋中的(1),(2),(3)表示step編號。

從(1),(2)可以看出，非靜態常量資料成員必須在建構函式的初始化列表中初始化；如果在建構函式中初始化，會出現error c2166的錯誤，即常量對象是唯讀(read only)的，不能對其賦值。

 

從(3),(4),(5)可知，靜態非常量資料成員只能在類外(類的實現檔案)初始化。

從(6),(7),(8)可知，靜態常量資料成員也可以在類外(類的實現檔案)初始化。

結論：

  • 靜態常量資料成員可以在類內初始化(即類內聲明的同時初始化)，也可以在類外，即類的實現檔案中初始化，不能在建構函式中初始化，也不能在建構函式的初始化列表中初始化；
  • 靜態非常量資料成員只能在類外，即類的實現檔案中初始化，也不能在建構函式中初始化，不能在建構函式的初始化列表中初始化；
  • 非靜態常量資料成員不能在類內初始化，也不能在建構函式中初始化，而只能且必須在建構函式的初始化列表中初始化；
  • 非靜態非常量資料成員不能在類內初始化，可以在建構函式中初始化，也可以在建構函式的初始化列表中初始化；

 

總結如下表：

類型 初始化方式

類內(聲明)

類外(類實現檔案)

建構函式中

建構函式的初始化列表

非靜態非常量資料成員

N

N

Y

Y

非靜態常量資料成員

N

N

N

Y (must)

靜態非常量資料成員

N

Y (must)

N

N

靜態常量資料成員

Y

Y

N

N

 

4. enum類型的class專屬常量

 

上述4中類型的資料成員，都有各自的初始化方法，唯一列外就是在class編譯期間要一個class常量，除了採用靜態常量資料成員外，還可以使用enum類型的資料，即改用所謂的"the enum hack"補償做法，其理論基礎是“一個屬於枚舉類型(enumerated type)的數值可權充int被使用”。例如，

 

class MyTest

{

private:

    enum {MaxNumber = 5}; //"the enum hack"使MaxNumber成為5的一個記號名稱

    int score[MaxNumber];

 

};

 

enum hack的行為某方面較像#define而不像const，如可以取一個const的地址，而不能取一個enum的地址，也不能取一個#define的地址；

 

5. 使用inline函數代替宏函數

 

(template) inline函數的好處：

  • 獲得宏帶來的效率(宏沒有函數調用帶來的額外開銷)
  • 一般函數的所有可預料行為和型別安全(type safety)

 

 

remember

對於單純常量，最好以const對象或enum替換#defines；

對於形似函數的宏（macros），最好改用inline函數替換#defines

 

註：該文程式亦可在Linux平台上運行。

本部落格（http://blog.csdn.net/livelylittlefish
）貼出作者（三二一@小魚）相關研究、學習內容所做的筆記，歡迎廣大朋友指正！

 

1. 宏定義

 

#define ASPECT_RATIO 1.653

該宏定義ASPECT_RATIO也許從未被編譯器看見，也許在編譯器開始處理原始碼之前就被前置處理器替換了。我們知道，宏定義在預先處理階段會進行簡單地字串替換，凡是遇到ASPECT_RATIO的地方都被替換為1.653。因此，ASPECT_RATIO是不會進入符號表(symbol table)的。

 

符號表複習

 

(1) 什麼是符號表?符號表有哪些重要作用？

符號表是用來記錄編譯過程中的各種資訊的表格。

符號表的作用：

  • 登記編譯過程輸入和輸出資訊
  • 在語義分析過程中用於語義檢查和中間代碼產生
  • 作為目標代碼產生階段地址分配的依據

 

(2) 符號表的表項常包括哪些部分?各描述什麼?

符號表的表項包含兩大欄，即名字欄和資訊列；

名字欄也叫主欄，存放名字的標示符，稱為關鍵字；

資訊列包含許多子欄和標誌位，用來記錄相應名字的各種不同屬性。

 

(3) 符號表的組織方式有哪些?它的組織取決於哪些因素?

符號表的組織形式分為直接組織方式和間接組織方式兩大類。

直接組織方式中各項按固定長度順序存放；

間接組織方式中，符號表的主欄存放標識符的一個指標和一個整數（標識符的起始位置和長度），而標識符的字串則存放在一個字串數組中。

 

符號表的組織主要取決於以下幾個因素：

  • 表項中的各欄所佔的儲存單元和長度是否固定
  • 語言中標識符的長度限制
  • 哪些項有哪些共同值
  • 對符號表操作和使用方式

 

(4) Win32平台和Linux平台上怎樣查看可執行程式的符號表？

  • win32平台

dumpbin命令

如>dumpbin /SYMBOLS filename (其中>為命令列提示符)

  • Linux平台

objdump命令

如# objdump -s filename (其中#為命令列提示符)

 

因此，當1.653出現編譯錯誤的時候，我們很難搞清楚到底是哪裡的問題；另外，在調試階段，也很難定位（我們通過visual Stiduo或者Linux平台上的gdb在調試的過程中無法查知定義的宏的值，因為符號表中沒有該符號），因此不能夠所見即所得 (WYSIWYG)，還要通過查閱代碼才能知道該宏定義。

 

那麼，如何解決呢？如下。

 

2. 使用const定義常量

 

例如，以上define定義的宏可以改為：

const double AspectRatio = 1.653;  //大寫名稱通常用於宏，因此這裡改變寫法

 

從以上的那個以可以看出，該常量有類型，為double，它作為一個語言常量，肯定會被編譯器看到，當然就會進入符號表。在調試的過程中，也可以查知該常量的值。

 

3. class專屬常量

 

如果將常量的範圍(scope)限制於class內，必須讓它成為class的一個成員(member)。如果要確保此常量至多有一份實體，必須讓它成為static成員。

 

例如，以下程式可以很好的說明class專屬常量的定義方法。

[c-sharp]
view plaincopy
  1. /** 
  2. * <Effective C++>, page 14 
  3. * const data of class 
  4. * platform: visual studio 2005, win32 
  5. * filename: item2.1.cpp 
  6. */  
  7. #include <iostream>  
  8. using namespace std;  
  9.    
  10. class MyTest  
  11. {  
  12.     //(1) error C2864: 'MyTest::MaxNumber1' : only static const integral data members can be initialized within a class  
  13.     //int MaxNumber1 = 5;  
  14.    
  15.     //(2) error C2864: 'MyTest::MaxNumber2' : only static const integral data members can be initialized within a class  
  16.     //const int MaxNumber2 = 5;  
  17.    
  18.     //(3) error C2864: 'MyTest::MaxNumber3' : only static const integral data members can be initialized within a class  
  19.     //static int MaxNumber3 = 5;  
  20.    
  21.     //(4) ok  
  22.     static const int MaxNumber4 = 5;  
  23.     static const char cconst4 = 'B';  
  24.    
  25.     //(5) error C2864: 'MyTest::dconst4' : only static const integral data members can be initialized within a class  
  26.     //static const double dconst4 = 200.00;  
  27.    
  28. public:  
  29.     //(6) error C2758: 'MyTest::MaxNumber2' : must be initialized in constructor base/member initializer list  
  30.     MyTest()  
  31.     {  
  32.         cout<<"MyTest constructor! "<<endl;  
  33.         cout<<"MaxNumber4 = "<<MaxNumber4<<endl;  
  34.         cout<<"cconst4 = "<<cconst4<<endl;  
  35.     }  
  36. };  
  37.    
  38. int main()  
  39. {  
  40.     MyTest obj;  
  41.   
  42.     return 0;  
  43. }  

 

 

代碼注釋中的(1),(2),(3)表示step編號。

從(1),(2),(3)中，我們可以看出，只有static const integral data member(靜態整型常量資料成員)才能在類內初始化。從(4),(5)中也可以得到證明。其中，char型相當於整型。

 

運行結果如下。

MyTest constructor!

MaxNumber = 5

cconst1 = A

cconst2 = B

dconst1 = 100

 

再如。

[c-sharp]
view plaincopy
  1. /** 
  2. * <Effective C++>, page 14 
  3. * const data of class 
  4. * platform: visual studio 2005, win32 
  5. * filename: item2.2.cpp 
  6. */  
  7. #include <iostream>  
  8. using namespace std;  
  9.    
  10. class MyTest  
  11. {  
  12.     int MaxNumber1;  
  13.     const int MaxNumber2;  
  14.     static int MaxNumber3;  
  15.    
  16.     static const int MaxNumber4 = 5;  
  17.     static const char cconst4 = 'B';  
  18.    
  19.     static const int MaxNumber5;  
  20.    
  21. public:  
  22.     //(1) error C2758: 'MyTest::MaxNumber2' : must be initialized in constructor base/member initializer list  
  23.     //(4) error C2438: 'MaxNumber3' : cannot initialize static class data via constructor  
  24.     //(7) error C2438: 'MaxNumber5' : cannot initialize static class data via constructor  
  25.     MyTest():MaxNumber1(5), MaxNumber2(5)//, MaxNumber5(5)//, MaxNumber3(5)  
  26.     {  
  27.         //(2) error C2166: l-value specifies const object  
  28.         //MaxNumber2 = 5;  
  29.    
  30.         //(3) error LNK2001: unresolved external symbol "private: static int MyTest::MaxNumber3" (?MaxNumber3@MyTest@@0HA)  
  31.         //MaxNumber3 = 5;  
  32.    
  33.         //(6) error C3892: 'MaxNumber5' : you cannot assign to a variable that is const  
  34.         //MaxNumber5 = 5;  
  35.    
  36.         cout<<"MyTest constructor! "<<endl;  
  37.         cout<<"MaxNumber1 = "<<MaxNumber1<<endl;  
  38.         cout<<"MaxNumber2 = "<<MaxNumber2<<endl;  
  39.         cout<<"MaxNumber3 = "<<MaxNumber3<<endl;  
  40.         cout<<"MaxNumber4 = "<<MaxNumber4<<endl;  
  41.         cout<<"MaxNumber5 = "<<MaxNumber5<<endl;  
  42.         cout<<"cconst4 = "<<cconst4<<endl;  
  43.     }  
  44. };  
  45.    
  46. //(5) ok  
  47. int MyTest::MaxNumber3 = 5;  
  48.    
  49. //(8) ok  
  50. const int MyTest::MaxNumber5 = 5;  
  51.    
  52. //(9) error C2761: 'int MyTest::MaxNumber1' : member function redeclaration not allowed  
  53. //int MyTest::MaxNumber1 = 5;  
  54.    
  55. int main()  
  56. {  
  57.     MyTest obj;  
  58.    
  59.     return 0;  
  60. }  

 

 

運行結果如下。

MyTest constructor!

MaxNumber1 = 5

MaxNumber2 = 5

MaxNumber3 = 5

MaxNumber4 = 5

MaxNumber5 = 5

cconst4 = B

 

代碼注釋中的(1),(2),(3)表示step編號。

從(1),(2)可以看出，非靜態常量資料成員必須在建構函式的初始化列表中初始化；如果在建構函式中初始化，會出現error c2166的錯誤，即常量對象是唯讀(read only)的，不能對其賦值。

 

從(3),(4),(5)可知，靜態非常量資料成員只能在類外(類的實現檔案)初始化。

從(6),(7),(8)可知，靜態常量資料成員也可以在類外(類的實現檔案)初始化。

結論：

  • 靜態常量資料成員可以在類內初始化(即類內聲明的同時初始化)，也可以在類外，即類的實現檔案中初始化，不能在建構函式中初始化，也不能在建構函式的初始化列表中初始化；
  • 靜態非常量資料成員只能在類外，即類的實現檔案中初始化，也不能在建構函式中初始化，不能在建構函式的初始化列表中初始化；
  • 非靜態常量資料成員不能在類內初始化，也不能在建構函式中初始化，而只能且必須在建構函式的初始化列表中初始化；
  • 非靜態非常量資料成員不能在類內初始化，可以在建構函式中初始化，也可以在建構函式的初始化列表中初始化；

 

總結如下表：

類型 初始化方式

類內(聲明)

類外(類實現檔案)

建構函式中

建構函式的初始化列表

非靜態非常量資料成員

N

N

Y

Y

非靜態常量資料成員

N

N

N

Y (must)

靜態非常量資料成員

N

Y (must)

N

N

靜態常量資料成員

Y

Y

N

N

 

4. enum類型的class專屬常量

 

上述4中類型的資料成員，都有各自的初始化方法，唯一列外就是在class編譯期間要一個class常量，除了採用靜態常量資料成員外，還可以使用enum類型的資料，即改用所謂的"the enum hack"補償做法，其理論基礎是“一個屬於枚舉類型(enumerated type)的數值可權充int被使用”。例如，

 

class MyTest

{

private:

    enum {MaxNumber = 5}; //"the enum hack"使MaxNumber成為5的一個記號名稱

    int score[MaxNumber];

 

};

 

enum hack的行為某方面較像#define而不像const，如可以取一個const的地址，而不能取一個enum的地址，也不能取一個#define的地址；

 

5. 使用inline函數代替宏函數

 

(template) inline函數的好處：

  • 獲得宏帶來的效率(宏沒有函數調用帶來的額外開銷)
  • 一般函數的所有可預料行為和型別安全(type safety)

 

 

remember

對於單純常量，最好以const對象或enum替換#defines；

對於形似函數的宏（macros），最好改用inline函數替換#defines

 

註：該文程式亦可在Linux平台上運行。

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