Effective C++条款 02：尽量以 const, enum, inline 替换 #define

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Effective C++条款 02：尽量以 const, enum, inline 替换 #define相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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条款 02：尽量以 const, enum, inline 替换 #define

这个条款或许改为“宁可以编译器替换预处理器”比较好，因为或许#define 不被视为语言的一部分。那正是它的问题所在。

问题产生

例如下面代码：

#define ASPECT_RATIO 1.653

记号名称ASPECT_RATIO也许从未被编译器看见；
也许在编译器开始处理源码 之前它就被预处理器移走了。

于是记号名称ASPECT_RATIO有可能没进入记号表 (symbol table)内。

于是当你运用此常量但获得一个编译错误信息时，可能会带来困惑，因为这个错误信息也许会提到1.653而不是ASPECT_RATIO。如果 ASPECT_RATIO被定义在一个非你所写的头文件内，你肯定对1.653以及它来自何 处亳无概念，于是你将因为追踪它而浪费时间。

这个问题也可能出现在记号式调试器(symbolic debugger)，原因相同：你所使用的名称可能并未进入记号表(symbol table)

解决方法

解决之道是以一个常量替换上述的宏(#define):

const double AspectRatio = 1.653;	// 大写名称通常用于宏，
									// 因此这里改变名称写法。

作为一个语言常量，AspectRatio肯定会被编译器看到，当然就会进入记号表内。

此外对浮点常量(floating point constant,就像本例)而言，使用常量可能比使 用#define导致较小量的码，因为预处理器"盲目地将宏名称ASPECT_RATIO替换 为1.653"可能导致目标码(object code)出现多份1.653,若改用常量AspectRatio 绝不会出现相同情况。

当我们以常量替换#defines,有两种特殊情况值得说说。

替换#defines的两种特殊情况

1. 定义常量指针 （constantpointers）

由于常量定义式通常被放在头文件内（以便被不同的源码含 入），因此有必要将指针（而不只是指针所指之物）声明为const*例如若要在头文件内定义一个常量的（不变的）char*-based字符串，你必须写const两次：

const char* const authorName = "Scott Meyers";

关于const的意义和使用（特别是当它与指针结合时）,条款3有完整的讨论。 这里值得先提醒你的是，string对象通常比其前辈char*-based合宜，所以上述的 authorName往往定义成这样更好些：

const std::string authorName（"Scott Meyers"）;

2. 定义class专属常量

为了将常量的作用域（scope）限制于class 内，你必须让它成为class的一个成员（member）；而为确保此常量至多只有一份实体，你必须让它成为一个static成员：

class GamePlayer
private:
	static const int NumTurns = 5;	// 常量声明式
	int scores [NumTurns];			// 使用该常量
;

然而你所看到的是NumTurns的声明式而非定义式。

通常C++要求你对你所使用的任何东西提供一个定义式，但如果它是个class专属常量又是static且为整数类 型（integral type,例如ints, chars, bools），则需特殊处理。只要不取它们的地址, 你可以声明并使用它们而无须提供定义式。

但如果你取某个class专属常量的地址, 或纵使你不取其地址而你的编译器却（不正确地）坚持要看到一个定义式，你就必须另外提供定义式如下：

const int GamePlayer::NumTurns; // NumTurns 的定义；

此时我们看到 NumTurns是没有赋值的，下面告诉你为什么没有给予数值:

请把这个式子放进一个实现文件而非头文件。由于class常量己在声明时获得初值（例如先前声明NumTurns时为它设初值5），因此定义时不可以再设初值。

顺带一提，请注意，我们无法利用#define创建一个class专属常量，因为 #defines并不重视作用域（scope）。一旦宏被定义，它就在其后的编译过程中有效（除非在某处被#undef ） 这意味#defines不仅不能够用来定义class专属常量, 也不能够提供任何封装性，也就是说没有所谓private #define这样的东西。而当然 const成员变量是可以被封装的，例如NumTurns就是。

旧式编译器也许不支持上述语法，它们不允许static成员在其声明式上获得初值。此外所谓的uin-class初值设定”也只允许对整数常量进行。如果你的编译器 不支持上述语法，你可以将初值放在定义式：

class CostEstimate (
private:
	static const double FudgeFactor;	// static class 常量声明
	...									// 位于头文件内
;
const double							// static class 常量定义
	CostEstimate::FudgeFactor = 1.35; 	// 位于实现文件内

这几乎是你在任何时候唯一需要做的事。唯一例外是当你在class编译期间需 要一个class常量值，例如在上述的GamePlayer: :scores的数组声明式中（是的， 编译器坚持必须在编译期间知道数组的大小）0这时候万一你的编译器（错误地） 不允许“static整数型class常量”完成“in class初值设定”，可改用所谓的"the enum hack"补偿做法。其理论基础是：“一个属于枚举类型（enumerated type）的数值 可权充ints被使用” 于是GamePLayer可定义如下：

Class GamePLayer
private:
	enum NumTurns = 5 ;		// the enum hack——令NumTurns
								// 成为5的一个记号名称
	int score[NumTurns];		// 这就没问题了							
	...
;

认识enum的理由

基于数个理由enum hack值得我们认识。

行为

第一，enum hack的行为某方面说比较像#define而不像const，有时候这正是你想要的。例如取一个const的地址是合法的，但取一个enum的地址就不合法，而取一个#define的地址通常也不合法。

如果你不想让别人获得一个pointer或reference指向你的某个整数常量，enum可以帮助你实现这个约束。(条款18对于“通过撰码时的决定实施设计上的约束条件” 谈得更多。)

此外虽然优秀的编译器不会为"整数型const对象”设定另外的存储空间(除非你创建一个pointer或reference指向该对象)，不够优秀的编译器却可能如此，而这可能是你不想要的。enum和#defines 一样绝不会导致非必要的内存分配。

实用

认识enum hack的第二个理由纯粹是为了实用主义。许多代码用了它，所以看到它时你必须认识它。事实上"enum hack"是template metaprogramming (模板元编程，见条款48)的基础技术。

把焦点拉回预处理器。另一个常见的#define误用情况是以它实现宏(macros ) 宏看起来像函数，但不会招致函数调用(functioncall)带来的额外开销。下面这个 宏夹带着宏实参，调用函数f：
〃以a和b的较大值调用f

define CALL_WITH_MAX (a, b) f((a)>(b)?(a):(b))

这般长相的宏有着太多缺点，光是想到它们就让人痛苦不堪。
无论何时当你写出这种宏，你必须记住为宏中的所有实参加上小括号，否则某 些人在表达式中调用这个宏时可能会遭遇麻烦。但纵使你为所有实参加上小括号， 看看下面不可思议的事情：

int a = 5, b = 0;
CALL_WITH_MAX(++a, b);		// a 被累加二次
CALL_WITH_MAX(++a, b+10);	// a 被累加一次

在这里，调用f之前，a的递增次数竟然取决于“它被拿来和谁比较”！这简直太扯了。

幸运的是你不需要对这种无聊事情提供温床。你可以获得宏带来的效率以及一 般函数的所有可预料行为和类型安全性(type safety)——只要你写出

template inline 函数(见条款30):
template<typename T>	//由于我们不知道
inline void callWithMax (const T& a, const T& b)// T 是什么，所以采用

// pass by reference-to-const.
    f (a > b ? a : b);//见条款 20.

这个template产出一整群函数，每个函数都接受两个同型对象，并以其中较大者调用f。这里不需要在函数本体中为参数加上括号，也不需要操心参数被核算（求 值）多次……等等。
此外由于callWithMax是个真正的函数，它遵守作用域（scope） 和访问规则。例如你绝对可以写出一个"class内的private inline函数”。一般而言 宏无法完成此事。

有了 consts、enums和inlines,我们对预处理器（特别是#define）的需求 降低了，但并非完全消除。#include仍然是必需品，而#ifdef/#ifndef也继续扮 演控制编译的重要角色。目前还不到预处理器全面引退的时候，但你应该明确地给 予它更长更频繁的假期。

总结：

  • 对于单纯常量，最好以const对象或enums替换#defines。
  • 对于形似函数的宏（macros）,最好改用inline函数替换#defines

以上是关于Effective C++条款 02：尽量以 const, enum, inline 替换 #define的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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