条款28：避免返回 handle 指向对象内部成分

《Effective C++ 中文版 第三版》读书笔记

** 条款 28：避免返回 handle 指向对象内部成分 **

假设程序涉及矩形。为了让 Rectangle 对象尽可能小，可能把定义矩形的点放在一个辅助的 struct 内再让 Rectangle 去指它：

class Point{ 
public: 
    Point(int x, int y); 
    ... 
    void setX(int newVal); 
    void setY(int newVal); 
    ... 
}; 

struct RectData{ 
    Point ulhc; 
    Point lrhc; 
}; 

class Rectangle{ 
    ... 
    Point& upperLeft()const {return pData->ulhc;} 
    Point& lowerRight()const {return pData->lrhc;} 

private: 
    std::tr1::shared_ptr pData; 
};

这样的设计可以通过编译，但却是错误的。实际上自相矛盾，一方面 upperleft 和 lowerRight 被声明为 const，不让客户修改 Rectangle。另一方面，这两个函数都返回 reference 指向 private 数据，调用者可以通过这些 reference 更改内部数据：

Point coord1(0,0); 
Point coord2(100,100); 
const Rectangle rec(coord1, coord2); 
rec.upperLeft().setX(50); // 现在 rec 变成从 (50,0) 到 (100,100)

第一，成员变量的封装性最多只等于 “返回其 reference” 的函数的访问级别。
第二，如果 const 成员函数传出一个 reference，后者所指数据与对象自身有关，而它又被存储在对象之外，那么这个函数的调用者可以修改那笔数据。这正是 bitwise constness 的一个附带结果，条款 3。

如果它们返回的是指针或迭代器，相同的结果还会发生，原因相同。reference、指针和迭代器统统都是所谓的 handles（号码牌，用来取得某个对象），而返回一个“代表对象内部数据的 handle”，随之而来的便是 “降低对象封装性” 的风险。同时，也可能造成 “虽然调用 const 成员函数却造成对象状态被更改”。

通常我们认为，对象的“内部”就是指它的成员变量，其实不被公开使用的成员函数（protected 或 private）也是对象 “内部” 的一部分，所以也不该返回它们的 handles。否则，它们的访问级别就会提高到返回它们的成员函数的访问级别。

上述两个问题可以在它们的返回类型上加上 const 即可：

class Rectangle{ 
    ... 
    const Point& upperLeft()const {return pData->ulhc;} 
    const Point& lowerRight()const {return pData->lrhc;} 

private: 
    std::tr1::shared_ptr pData; 
};

const 不在是个谎言。至于封装性，这里是蓄意放松封装，有限度的放松：只让渡读取权，涂写权是禁止的。

即使这样，返回 “代表对象内部” 的 handles，有可能在其他场合导致 dangling handles（空悬的号码牌）：

这种 handle 所指东西（的所属对象）不复存在。这种 “不复存在的对象” 最常见的来源就是函数返回值。

class GUIObject{...}; 

const Rectangle boundingBox(const GUIObject& obj);

现在，客户可能这么使用这个函数：

GUIObject *pgo; 

... 

const Point* pUpperLeft = &(boundingBox(*pgo).upperLeft());//取得一个指针指向外框左上点

对 boundingBox 的调用获得一个新的、暂时的 Rectangle 对象，这个对象没有名称，权且称它为 temp。随后 upperLeft 作用于 temp 对象身上，返回 reference 指向 temp 的一个内部成分。具体指向 temp 的那个 Point 对象。但是这个语句结束之后，boundingBox 的返回值，也就是我们所说的 temp，将被销毁，而那间接导致 temp 内的 Points 析构。最终导致 pUpperLeft 指向一个不再存在的对象；变成空悬、虚吊（dangling）！

只要 handle 被传出去了，不管这个 handle 是不是 const，也不论返回 handle 的函数是不是 const。这里的唯一关键是暴露在 “handle 比其所指对象更长寿” 的风险下。

** 请记住： **
避免返回 handle（包括 reference、指针、迭代器）指向对象内部。遵守这个条款可增加封装性，帮助 const 成员函数的行为像个 const，并将发生“虚吊号码牌”的可能性降至最低。