Используйте перегрузку, чтобы избежать неявного преобразования типов

 

 

Резюме

 

Не приумножайте объекты сверх необходимости (Бритва Оккама): неявное преобразование типов обеспечивает определенное синтаксическое удобство (однако см. рекомендацию 40), но в ситуации, когда допустима оптимизация (см. рекомендацию 8) и желательно избежать создания излишних объектов, можно обеспечить перегруженные функции с сигнатурами, точно соответствующими распространенным типам аргументов, и тем самым избежать преобразования типов.

 

Обсуждение

 

Когда вы работаете в офисе и у вас заканчивается бумага, что вы делаете? Правильно — вы идете к копировальному аппарату и делаете несколько копий чистого листа бумаги.

Как бы глупо это ни звучало, но зачастую это именно то, что делает неявное преобразование типов: создание излишних временных объектов только для того, чтобы выполнить некоторые тривиальные операции над ними и тут же их выбросить (см. рекомендацию 40). В качестве примера можно рассмотреть сравнение строк:

class String { // ...

String(const char* text); // Обеспечивает неявное

// преобразование типов

};

bool operator==(const String&, const String&);

 

// ... где-то в коде ...

if (someString == "Hello"){ ... }

Ознакомившись с приведенными выше определениями, компилятор компилирует приведенное сравнение таким образом, как если бы оно было записано в виде someString == String("Hellо"). Это слишком расточительно — копировать символы, чтобы потом просто прочесть их. Решение этой проблемы очень простое — определить перегруженные функции, чтобы избежать преобразования типов, например:

bool operator==(const String& lhs, const string& rhs); // #1

bool operator==(const String& lhs, const char* rhs); // #2

bool operator==(const char* lhs, const String& rhs); // #3

Это выглядит как дублирование кода, но на самом деле это всего лишь "дублирование сигнатур", поскольку все три варианта обычно используют одну и ту же функцию. Вряд ли вы впадете в ересь преждевременной оптимизации (см. рекомендацию 8) при такой простой перегрузке, тем более что этот метод слабо применим при проектировании библиотек, когда трудно заранее предсказать, какие именно типы будут использоваться в коде, критическом по отношению к производительности.

 

Ссылки

 

[Meyers96] §21 • [Stroustrup00] §11.4, §C.6 • [Sutter00] §6

 

30. Избегайте перегрузки &&, || и , (запятой)

 

 

Резюме

 

Мудрость — это знание того, когда надо воздержаться. Встроенные операторы &&, || и , (запятая) трактуются компилятором специальным образом. После перегрузки они становятся обычными функциями с весьма отличной семантикой (при этом вы нарушаете рекомендации 26 и 31), а это прямой путь к трудноопределимым ошибкам и ненадежности. Не перегружайте эти операторы без крайней необходимости и глубокого понимания.

 

Обсуждение

 

Главная причина отказа от перегрузки операторов operator&&, operator|| и operator, (запятая) состоит в том, что вы не имеете возможности реализовать полную семантику встроенных операторов в этих трех случаях, а программисты обычно ожидают ее выполнения. В частности, встроенные версии выполняют вычисление слева направо, а для операторов && и || используются сокращенные вычисления.

Встроенные версии && и || сначала вычисляют левую часть выражения, и если она полностью определяет результат (false для &&, true для ||), то вычислять правое выражение незачем — и оно гарантированно не будет вычисляться. Таким образом мы используем эту возможность, позволяя корректности правого выражения зависеть от успешного вычисления левого:

Employee* е = TryToGetEmployee();

if (е && e->Manager())

// ...

Корректность этого кода обусловлена тем, что e->Manager() не будет вычисляться, если e имеет нулевое значение. Это совершенно обычно и корректно — до тех пор, пока не используется перегруженный оператор operator&&, поскольку в таком случае выражение, включающее &&, будет следовать правилам функции:

• вызовы функций всегда вычисляют все аргументы до выполнения кода функции;

• порядок вычисления аргументов функций не определен (см. также рекомендацию 31). Давайте рассмотрим модернизированную версию приведенного ранее фрагмента, которая

использует интеллектуальные указатели:

some_smart_ptr<Employee> е = TryToGetEmployee();

if (е && e->Manager())

// ...

Пусть в этом коде используется перегруженный оператор operator&& (предоставленный автором some_smart_ptr или Employee). Тогда мы получаем код, который для читателя выглядит совершенно корректно, но потенциально может вызвать e->Manager() при нулевом значении e.

Некоторый иной код может не привести к аварийному завершению программы, но стать некорректным по другой причине — из-за зависимости от порядка вычислений двух выражений. Результат может оказаться плачевным. Например:

if (DisplayPrompt() && GetLine()) // ...

Если оператор operator&& переопределен пользователем, то неизвестно, какая из функций — DisplayPrompt или GetLine — будет вызвана первой. Программа в результате может ожидать ввода пользователя до того, как будет выведено соответствующее поясняющее приглашение.

Конечно, такой код может заработать при использовании вашего конкретного компилятора и настроек сборки. Но это — очень ненадежно. Компиляторы могут выбрать любой порядок вычислений (и так они и поступают), который сочтут нужным для данного конкретного вызова, принимая во внимание такие факторы, как размер генерируемого кода, доступные регистры, сложность выражений и другие. Так что один и тот же вызов может проявлять себя по-разному в зависимости от версии компилятора, настроек компиляции и даже инструкций, окружающих данный вызов.

Та же ненадежность наблюдается и в случае оператора-запятой. Так же, как и операторы && и ||, встроенный оператор-запятая гарантирует, что выражения будут вычислены слева направо (в отличие от && и ||, здесь всегда вычисляются оба выражения). Пользовательский оператор-запятая не может гарантировать вычислений слева направо, что обычно приводит к удивительным результатам. Например, если в следующем коде используется пользовательский оператор-запятая, то неизвестно, получит ли функция g аргумент 0 или 1:

int i = 0;

f(i++), g(i); //См. также рекомендацию 31

 

Примеры

 

Пример. Инициализация библиотеки при помощи перегруженного оператора operator, для последовательности инициализаций. Некоторая библиотека пытается упростить добавление нескольких значений в контейнер за один раз путем перегрузки оператора-запятой. Например, для добавления в vector<string> letters:

set_cont(letters) += "a", "b";

Все в порядке, пока в один прекрасный день пользователь не напишет:

set_cont(letters) += getstr(), getstr();

// порядок не определен при использовании

// перегруженного оператора ","

Если функция getstr получает, например, ввод пользователя и он введет строки "с" и "d" в указанном порядке, то в действительности строки могут оказаться внесены в любом порядке. Это может оказаться сюрпризом, поскольку при использовании встроенного оператора operator, такой проблемы не возникает:

string s; s = getstr(), getstr(); // порядок строго определен

// при использовании

// встроенного оператора ","

 

Исключения

 

Исключение — специализированные библиотеки шаблонов для научных вычислений, которые в соответствии с дизайном переопределяют все операторы.

 

Ссылки

 

[Dewhurst03] §14 • [Meyers96] §7, §25 • [Murray93] §2.4.3 • [Stroustrup00] §6.2.2