Правило 23: Предпочитайте функциям-членам функции, не являющиеся ни членами, ни друзьями класса

Правило 23: Предпочитайте функциям-членам функции, не являющиеся ни членами, ни друзьями класса

Возьмем класс для представления Web-браузера. В числе прочих такой класс может предлагать функции, который очищают кэш загруженных элементов, очищают историю посещенных URL и удаляют из системы все «куки» (cookies):

class WebBrowser {

public:

...

void clearCache();

void clearHistory();

void removeCookies();

...

};

Найдутся пользователи, которые захотят выполнить все эти действия вместе, поэтому WebBrowser может также предоставить функцию и для этой цели:

class WebBrowser {

public:

...

void clearEveryThing(); // вызывает clearCache(), clearHistory()

// и removeCookies()

...

};

Конечно, такая функциональность может быть обеспечена также функцией, не являющейся членом класса, которая вызовет соответствующие функции-члены:

void clearBrowser(WebBrowser& wb)

{

wb.clearCache();

wb.clearHistory();

wb.removeCache();

}

Что лучше – функция-член clearEverything или свободная функция clear-Browser?

Принципы объектно-ориентированного проектирования диктуют, что данные и функции, которые оперируют ими, должны быть связаны вместе, и это предполагает, что функция-член – лучший выбор. К сожалению, это предположение неверно. Оно основано на непонимании того, что такое «объектно-ориентированный». Да, в объектно-ориентированных программах данные должны быть инкапсулированы, насколько возможно. В противоположность интуитивному восприятию функция-член clearEverything в действительности менее инкапсулирована, чем свободная функция clearBrowser. Более того, предоставление свободной функции позволяет обеспечить большую гибкость при «упаковке» функциональности класса WebBrowser, а это приводит к меньшему числу зависимостей на этапе компиляции и расширяет возможности для расширения класса. Поэтому свободная функция лучше по многим причинам. Важно их отчетливо понимать.

Начнем с инкапсуляции. Если некая сущность инкапсулируется, она скрывается из виду. Чем больше эта сущность инкапсулирована, тем меньше частей программы могут ее видеть. Чем меньше частей программы могут видеть некую сущность, тем больше гибкости мы имеем для внесения изменений, поскольку изменения напрямую касаются лишь тех частей, которым эти изменения видны. Таким образом, чем больше степень инкапсуляции сущности, тем шире наши возможности вносить в нее изменения. Вот причина того, почему мы ставим инкапсуляцию на первое место: она обеспечивает нам гибкость в изменении кода таким образом, что это затрагивает минимальное количество пользователей.

Рассмотрим данные, ассоциированные с объектом. Чем меньше существует кода, который видит эти данные (то есть имеет к ним доступ), тем в большей степени они инкапсулированы и тем свободнее мы можем менять их характеристики, например количество членов-данных, их типы и т. п. Грубой оценкой объем кода, который может видеть некоторый член данных, можно считать число функций, имеющих к нему доступ: чем больше таких функций, тем менее инкапсулированы данные.

В правиле 22 объясняется, что данные-члены должны быть закрытыми, потому что в противном случае к ним имеет доступ неограниченное число функций. Они вообще не инкапсулированы. Для закрытых же данных-членов количество функций, имеющих доступ к ним, определяется количеством функций-членов класса плюс количество функций-друзей, потому что доступ к закрытым членам разрешен только функциям-членам и друзьям класса. Если есть выбор между функцией-членом (которая имеет доступ не только к закрытым данным класса, но также к его закрытым функциям, перечислениям, определениям типов (typedef) и т. п.) и свободной функцией, не являющейся к тому же другом класса (такие функции не имеют доступа ни к чему из вышеперечисленного), но обеспечивающей ту же функциональность, то напрашивается очевидный вывод: большую инкапсуляцию обеспечивает функция, не являющаяся ни членом, ни другом, потому что она не увеличивает числа функций, которые могут иметь доступ к закрытой секции класса. Это объясняет, почему clearBrowser (свободная функция) предпочтительнее, чем clearEverything (функция-член).

Здесь стоит обратить внимание на два момента. Первое – все вышесказанное относится только к свободным функциям, не являющимся друзьями класса. Друзья имеют такой же доступ к закрытым членам класса, что и функции-члены, а потому точно так же влияют на инкапсуляцию. С точки зрения инкапсуляции, выбор следует делать не между функциями-членами и свободными функциями, а между функциями-членами, с одной стороны, и свободными функциями, не являющимися друзьями, – с другой. (Но оценивать проектное решение надо, конечно, не только с точки зрения инкапсуляции. В правиле 24 объясняется, что когда дело касается неявного приведения типов, то выбирать надо между функциями-членами и свободными функциями.)

Во-вторых, из того, что забота об инкапсуляции требует, чтобы функция не была членом класса, вовсе не следует, что эта функция не может быть членом какого-то другого класса. Это может облегчить жизнь программистам, привыкшим к языкам, в которых все функции должны быть членами классов (например, Eiffel, Java, C# и т. п.). Например, мы можем сделать clearBrowser статической функцией-членом некоторого служебного класса. До тех пор пока она не является частью (или другом) класса WebBrowser, она никак не скажется на инкапсуляции его закрытых членов.

В C++ более естественно объявить clearBrowser свободной функцией в том же пространстве имен, что и класс WebBrowser:

namespace WebBrowserStuff {

class WebBrowser {...};

void clearBrowser(WebBrowser& wb);

...

}

Но дело тут не только в естественности, ведь пространства имен, в отличие от классов, могут быть находиться в нескольких исходных файлах. И это важно, потому что функции вроде clearBrowser являются вспомогательными. Не будучи ни членами, ни друзьями класса, они не имеют специального доступа к WebBrowser и никак не могут расширить те возможности, которые у пользователей класса WebBrowser и так уже были. Не будь функции clearBrowser, пользователь мог бы самостоятельно вызвать clearCache, clearHistory и removeCookies.

Для класса, подобного WebBrowser, можно было бы определить много таких вспомогательных функций: для работы с закладками, вывода на печать, управления «куками» и т. п. Вообще говоря, большинству пользователей будут интересны только некоторые из этих функций. Но с какой стати компиляция пользовательской программы, в которой используются только функции, относящиеся к закладкам, должна зависеть, например, от наличия функций управления «куками»? Самый простой способ разделить их – это объявить функции, относящиеся к закладкам, в одном заголовочном файле, функции управления «куками» – в другом, функции поддержки печати – в третьем и так далее:

// заголовок “webbrowser.h” – заголовок для самого класса WebBrowser,

// а также базовой функциональности, имеющей к нему отношение

namespace WebBrowserStuff {

class WebBrowser{...};

... // базовая функциональность, то есть

// функции-нечлены, нужные почти всем

// клиентам

}

// заголовок “webbrowserbookmarks.h”

namespace WebBrowserStuff {

... // вспомогательные функции, касающиеся

} // закладок

// заголовок “webbrowsercookies.h”

namespace WebBrowserStuff {

... // вспомогательные функции, касающиеся

} // “куков”

...

Отметим, что именно так организована стандартная библиотека C++. Вместо единственного монолитного заголовка <С++ StandardLibrary>, содержащего все, что есть в пространстве имен std, существуют десятки более мелких заголовочных файлов (например, <vector>, <algorithm>, <memory> и т. п.). В каждом из них объявлена некоторая функциональность из std. Пользователь, которому нужно только то, что имеет отношение к векторам, может не включать в свою программу директиву #include <memory>, а пользователь, не нуждающийся в списках, не обязан включать #include <list>. Поэтому на этапе компиляции пользовательские программы зависят только от тех частей системы, которые они действительно используют (см. в правиле 31 обсуждение других способов уменьшения зависимостей компиляции). Подобное разделение функциональности невозможно, если она обеспечивается функциями-членами класса, потому что класс должен быть определен полностью, его нельзя разбить на части.

Размещение вспомогательных функций в разных заголовочных файлах, но в одном пространстве имен – означает также, что пользователи могут легко расширять набор вспомогательных функций. Для этого нужно лишь поместить новые функции (нечлены и недрузья) в то же пространство имен. Например, если пользователь класса WebBrowser решит дописать вспомогательные функции, имеющие отношение к загрузке изображений, он должен будет создать заголовочный файл, включающий объявления этих функций в пространство имен Web-BrowserStuff. Новые функции становятся после этого так же доступны, как и все прочие вспомогательные функции. Это еще одно свойство, которое не могут представить классы, потому что определения классов закрыты для расширения клиентами. Конечно, клиенты могут создавать производные классы, но они не будут иметь доступа к инкапсулированным (то есть закрытым) членам базового класса, поэтому таким образом «расширенную» функциональность уже не назовешь первоклассной. Кроме того, в правиле 7 объясняется, что не все классы предназначены для того, чтобы быть базовыми.

Что следует помнить

• Предпочитайте функциям-членам функции, не являющиеся ни членами, ни друзьями класса. Это повышает степень инкапсуляции и расширяемости, а также гибкость «упаковки» функциональности.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.



Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Похожие главы из других книг:

44. Предпочитайте функции, которые не являются ни членами, ни друзьями

Из книги автора

44. Предпочитайте функции, которые не являются ни членами, ни друзьями РезюмеТам, где это возможно, предпочтительно делать функции не членами и не друзьями классов.ОбсуждениеФункции, не являющиеся членами или друзьями классов, повышают степень инкапсуляции путем


Правило 2: Предпочитайте const, enum и inline использованию #define

Из книги автора

Правило 2: Предпочитайте const, enum и inline использованию #define Это правило лучше было бы назвать «Компилятор предпочтительнее препроцессора», поскольку #define зачастую вообще не относят к языку C++. В этом и заключается проблема. Рассмотрим простой пример; попробуйте написать


Правило 5: Какие функции C++ создает и вызывает молча

Из книги автора

Правило 5: Какие функции C++ создает и вызывает молча Когда пустой класс перестает быть пустым? Когда за него берется C++. Если вы не объявите конструктор копирования, оператор присваивания или деструктор самостоятельно, то компилятор сделает это за вас. Более того, если вы


Правило 9: Никогда не вызывайте виртуальные функции в конструкторе или деструкторе

Из книги автора

Правило 9: Никогда не вызывайте виртуальные функции в конструкторе или деструкторе Начну с повторения: вы не должны вызывать виртуальные функции во время работы конструкторов или деструкторов, потому что эти вызовы будут делать не то, что вы думаете, и результатами их


Правило 19: Рассматривайте проектирование класса как проектирование типа

Из книги автора

Правило 19: Рассматривайте проектирование класса как проектирование типа В C++, как и в других объектно-ориентированных языках программирования, при определении нового класса определяется новый тип. Потому большую часть времени вы как разработчик C++ будете тратить на


Правило 20: Предпочитайте передачу по ссылке на const передаче по значению

Из книги автора

Правило 20: Предпочитайте передачу по ссылке на const передаче по значению По умолчанию в C++ объекты передаются в функции и возвращаются функциями по значению (свойство, унаследованное от C). Если не указано противное, параметры функции инициализируются копиями реальных


Правило 24: Объявляйте функции, не являющиеся членами, когда преобразование типов должно быть применимо ко всем параметрам

Из книги автора

Правило 24: Объявляйте функции, не являющиеся членами, когда преобразование типов должно быть применимо ко всем параметрам Во введении я отмечал, что в общем случае поддержка классом неявных преобразований типов – неудачная мысль. Но, конечно, из этого правила есть


Правило 35: Рассмотрите альтернативы виртуальным функциям

Из книги автора

Правило 35: Рассмотрите альтернативы виртуальным функциям Предположим, что вы работаете над видеоигрой и проектируете иерархию игровых персонажей. В вашей игре будут использоваться разные варианты сражений, персонажи могут подвергаться ранениям или иначе терять


Правило 36: Никогда не переопределяйте наследуемые невиртуальные функции

Из книги автора

Правило 36: Никогда не переопределяйте наследуемые невиртуальные функции Предположим, я сообщаю вам, что класс D открыто наследует классу B и что в классе B определена открытая функция-член mf. Ее параметры и тип возвращаемого значения не важны, поэтому давайте просто


Правило 46: Определяйте внутри шаблонов функции, не являющиеся членами, когда желательны преобразования типа

Из книги автора

Правило 46: Определяйте внутри шаблонов функции, не являющиеся членами, когда желательны преобразования типа В правиле 24 объясняется, почему только к свободным функциям применяются неявные преобразования типов всех аргументов. В качестве примера была приведена функция


8.15. Вызов виртуальной функции родительского класса

Из книги автора

8.15. Вызов виртуальной функции родительского класса ПроблемаТребуется вызвать функцию родительского класса, но она переопределена в производном классе, так что обычный синтаксис p->method() не дает нужного результата.РешениеУкажите полное имя вызываемого метода, включая


13.3. Функции-члены класса

Из книги автора

13.3. Функции-члены класса Функции-члены реализуют набор операций, применимых к объектам класса. Например, для Screen такой набор состоит из следующих объявленных в нем функций-членов:class Screen {public:void home() { _cursor = 0; }char get() { return _screen[_cursor]; }char get( int, int );void move( int, int );bool checkRange( int, int );int


13.3.2. Доступ к членам класса

Из книги автора

13.3.2. Доступ к членам класса Говорят, что определение функции-члена принадлежит области видимости класса независимо от того, находится ли оно вне или внутри его тела. Отсюда следуют два вывода:* в определении функции-члена могут быть обращения к любым членам класса,


17.3. Доступ к членам базового класса

Из книги автора

17.3. Доступ к членам базового класса Объект производного класса фактически построен из нескольких частей. Каждый базовый класс вносит свою долю в виде подобъекта, составленного из нестатических данных-членов этого класса. Объект производного класса построен из


Компоненты класса и АТД функции

Из книги автора

Компоненты класса и АТД функции Для понимания отношений между утверждениями и АТД необходимо, прежде всего, установить отношение между компонентами класса и их двойниками - АТД функциями. В свете прежних обсуждений функции подразделяются на три категории: создатели,