Google C++ 風格指南（三）：類別設計規範

類別設計核心原則

類別是 C++ 基本代碼單元。本節規範建構/解構/複製/繼承/多態/封裝等核心機制的最佳實踐。

1. 建構函式職責：僅做平凡初始化，複雜邏輯移至 Init()

• 建構函式難回報錯誤（禁用異常）、失敗導致不確定狀態、虛擬函式不會分派到衍生類、全域物件建構早於 main() 可能違反依賴假設。
• **結論**：建構函式只初始化成員為基本值，需有意義初始化者提供 Init() 方法並以成員旗標標記初始化狀態。

2. 預設建構函式：有成員變數且無其他建構函式時必須顯式定義

• 編譯器產生的預設建構函式**不初始化**成員變數。
• 若已定義其他建構函式，編譯器不再提供預設版本，**必須自行提供**。
• 繼承現有類別且無新增成員時，可不定義預設建構函式。

3. 明確建構函式：單參數建構函式必加 explicit

• 防止隱式轉換：Foo(string) 會讓 func(Foo) 接受 string 參數自動轉換。
• **規定**：所有單參數建構函式加 explicit。例外：複製建構函數、刻意設計為透明包裝器的類別（註解說明）。

4. 複製建構函式與賦值運算子：預設禁用，確有需要時實作

• 隱式複製是效能問題與 Bug 溫床；STL 容器要求可複製，但應**存放指標/智慧指標**而非值。
• **標準作法**：private 區宣告未定義的複製建構/賦值函式，或用巨集：

#define DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(TypeName) \
    TypeName(const TypeName&); \
    void operator=(const TypeName&)

class Foo {
public: Foo(int f); ~Foo();
private: DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(Foo);
};

• 確需可複製時：公開實作並在賦值運算子檢查自我賦值。

5. 結構體 vs 類別：純資料聚合用 struct，其他用 class

• struct：僅含資料成員、相關常數，**無行為函式**（建構/解構/初始化/驗證等除外）。直接存取成員。
• class：含行為函式、不變條件、封裝邏輯。
• STL 仿函式/特徵類別可用 struct。
• **注意**：成員命名規則不同（struct 無底線結尾）。

6. 繼承：組合優於繼承，僅用 public 繼承

• 實作繼承：重用基類代碼，但實作分散難理解、無法改寫非虛擬函式、基類資料佈局影響衍生類。
• 介面繼承：僅繼承方法簽章，編譯器可檢查。
• **規定**：所有繼承為 public；"is-a" 關係才繼承，"has-a" 用組合；有虛擬函式類別**必須**有虛擬解構函式；衍生類覆寫虛擬函式**明確加 virtual**；僅衍生類存取的成員設 protected，**資料成員永遠 private**。

7. 多重繼承：極度受限

• 僅當**最多一個基類含實作**，其他皆為純介面類（以 Interface 為後綴）時允許。
• 通常能找到更清晰的單繼承/組合方案。Windows COM 例外見第八篇。

8. 介面類別：以 Interface 為後綴（非強制）

• 純介面條件：純虛擬函式/靜態函式、無非靜態資料成員、無建構函式（有則 protected 無參數）、基類亦為純介面。
• **必須提供虛擬解構函式**（非純虛擬）確保正確銷毀。

9. 運算子多載：一般禁用，特定場景配合模板/標準庫時允許

• 缺點：混淆效能直覺、難搜尋呼叫處、指標運算陷阱、operator& 妨礙前置宣告。
• 改用具名函式：Equals()/CopyFrom()。
• 例外：operator<<(ostream&, const T&) 等標準慣用法，**須文件說明理由**；STL 容器 Key 比較用仿函式型別而非多載 operator==/operator<。

10. 存取控制：資料成員 private，提供存取函式

foo_ + foo()/set_foo()，存取函式通常內聯於標頭檔。

11. 宣告順序：public → protected → private；每區塊內：typedef/enum → 常數 → 建構 → 解構 → 成員函式 → 資料成員

DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN 置於 private 區塊末尾。實作檔函式順序對應宣告順序。大型函式勿內聯於類別定義。

12. 短小函式：傾向簡潔，超過 40 行考慮拆分

長函式修改風險高，拆分利於閱讀、測試、複用。重構既有長函式無需恐懼。