Effective C++ 学习笔记 条款26 尽可能延后变量定义式的出现时间

只要你定义了一个变量而其类型带有一个构造函数或析构函数,那么当程序的控制流(control flow)到达这个变量定义式时,你便得承受构造成本;当这个变量离开其作用域时,你便得承受析构成本。即使这个变量最终并未被使用,仍需耗费这些成本,所以你应该尽可能避免这种情形。

或许你会认为,你不可能定义一个不使用的变量,但话不要说太早!考虑下面这个函数,它计算通行密码的加密版本而后返回,前提是密码够长。如果密码太短,函数会丢出一个异常,类型为logic_error(定义于C++标准库,见条款54):

// 这个函数过早定义变量encrypted
std::string encryptPassword(const std::string &password)
{using namespace std;string encrypted;if (password.length() < MinimumPasswordLength){throw logic_error("Password is too short");}// ...    必要动作,俾能将一个加密后的密码置入变量encrypted内return encrypted;
}

对象encrypted在此函数中并非完全未被使用,但如果有个异常被丢出,它就真的没被使用。也就是说如果函数encryptPassword丢出异常,你仍得付出encrypted的构造成本和析构成本。所以最好延后encrypted的定义式,直到确实需要它:

// 这个函数延后encrypted的定义,直到真正需要它
std::string encryptPassword(const std::string &password)
{using namespace std;if (password.length() < MinimumPasswordLength){throw logic_error("Password is too short");}string encrypted;// ...    必要动作,俾能使一个加密后的密码置入变量encrypted内return encrypted;
}

但是这段代码仍然不够秾纤合度(形容某事恰到好处),因为encrypted虽获定义却无任何实参作为初值。这意味调用的是其default构造函数。许多时候你该对对象做的第一次事就是给它个值,通常是通过一个赋值动作达成。条款4曾解释为什么“通过default构造函数构造出一个对象然后对它赋值”比“直接在构造时指定初值”效率差。那个分析当然也适用于此。举个例子,假设encryptPassword的艰难部分在以下函数中进行:

void encrypt(std::string &s);    // 在其中适当地对s加密

于是encryptPassword可实现如下,虽然还不算是最好的做法:

// 这个函数延后encrypted的定义,直到需要它为止
// 但此函数仍然有着不该有的效率低落
std::string encryptPassword(const std::string &password)
{// ...    检查length,如前std::string encrypted;    // default-construct encryptedencrypted = password;    // 赋值给encryptedencrypt(encrypted);return encrypted;
}

更受欢迎的做法是以password作为encrypted的初值,跳过毫无意义的default构造过程:

// 终于,这是定义并初始化encrypted的最佳做法
std::string encryptPassword(const std::string &password)
{// ...    检查长度std::string encrypted(password);    // 通过copy构造函数定义并初始化encrypt(encrypted);return encrypted;
}

这让我们联想起本条款所谓“尽可能延后”的真正意义。你不只应该延后变量的定义,直到非得使用该变量的前一刻为止,甚至应该尝试延后这份定义直到能够给它初值实参为止。如果这样,不仅能够避免构造(和析构)非必要对象,还可以避免无意义的default构造行为。更深一层说,以“具明显意义之初值”将变量初始化,还可以附带说明变量的目的。

“但循环怎么办?”你可能会感到疑惑。如果变量只在循环内使用,那么把它定义于循环外并在每次循环迭代时赋值给它比较好,还是该把它定义于循环内?也就是说下面两个一般性结构,哪一个比较好?

// 方法A:定义于循环外
Widget w;
for (int i = 0; i < n; ++i)
{w = 取决于i的某个值;// ...
}// 方法B:定义于循环内
for (int i = 0; i < n; ++i)
{Widget w(取决于i的某个值);// ...
}

这里把对象的类型从string改为Widget,以免造成读者对于“对象执行构造、析构、或赋值动作所需的成本”有任何特殊偏见。

在Widget函数内部,以上两种写法的成本如下:
做法A:1个构造函数+1个析构函数+n个赋值操作。

做法B:n个构造函数+n个析构函数。

如果class的一个赋值成本低于一组构造+析构成本,做法A大体而言比较高效。尤其当n值很大的时候。否则做法B或许较好。此外做法A造成名称w的作用域(覆盖整个循环)比做法B更大,有时那对程序的可理解性和易维护性造成冲突。因此除非(1)你知道赋值成本比“构造+析构”成本低,(2)你正在处理代码中效率高度敏感(performance-sensitive)的部分,否则你应该使用做法B。

请记住:
尽可能延后变量定义式的出现。这样做可增加程序的清晰度并改善程序效率。

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