C++箴言：避免返回对象内部构件的句柄

C++箴言：避免返回对象内部构件的句柄2007-10-31 假设你正在一个包含矩形的应用程序上工作。每一个矩形都可以用它的左上角和右下角表示出来。为了将一个 Rectangle 对象保持在较小状态，你可能决定那些点的定义的域不应该包含在 Rectangle 本身之中，更合适的做法是放在一个由 Rectangle 指向的辅助的结构体中：

class Point {
  // class for representing points
  public:
   Point（int x, int y）;
   ...
   void setX（int newVal）;
   void setY（int newVal）;
   ...
};
struct RectData {
  // Point data for a Rectangle
  Point ulhc; // ulhc = " upper left-hand corner"
  Point lrhc; // lrhc = " lower right-hand corner"
};
class Rectangle {
  ...
  private:
   std::tr1::shared_ptr pData; // see Item 13 for info on
}; // tr1::shared_ptr

由于 Rectangle 的客户需要有能力操控 Rectangle 的区域，因此类提供了 upperLeft 和 lowerRight 函数。可是，Point 是一个用户定义类型，所以，在典型情况下，以传引用的方式传递用户定义类型比传值的方式更加高效的观点，这些函数返回引向底层 Point 对象的引用：

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

这个设计可以编译，但它是错误的。实际上，它是自相矛盾的。一方面，upperLeft 和 lowerRight 是被声明为 const 的成员函数，因为它们被设计成仅仅给客户提供一个获得 Rectangle 的点的方法，而不允许客户改变这个 Rectangle。另一方面，两个函数都返回引向私有的内部数据的引用——调用者可以利用这些引用修改内部数据！例如： Point coord1（0, 0）;

Point coord2（100, 100）;
const Rectangle rec（coord1, coord2）; // rec is a const rectangle from
// （0, 0） to （100, 100）
rec.upperLeft（）.setX（50）; // now rec goes from
// （50, 0） to （100, 100）！

>请注意这里，upperLeft 的调用者是怎样利用返回的 rec 的内部 Point 数据成员的引用来改变这个成员的。但是 rec 却被期望为 const！

这直接引出两条经验。第一，一个数据成员被封装，但是具有最高可访问级别的函数还是能够返回引向它的引用。在当前情况下，虽然 ulhc 和 lrhc 被声明为 private，它们还是被有效地公开了，因为 public 函数 upperLeft 和 lowerRight 返回了引向它们的引用。第二，如果一个 const 成员函数返回一个引用，引向一个与某个对象有关并存储在这个对象本身之外的数据，这个函数的调用者就可以改变那个数据（这正是二进制位常量性的局限性的一个副作用）。