本节书摘来自异步社区出版社《Imperfect C++中文版》一书中的第2章，第2.10节，作者： 【美】Martin D.Carroll , Margaret A.Ellis，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。
2.10 练习
C++代码设计与重用
2.10 练习
2.1 给出下面被建议为最小标准接口函数的反例：
a．输入函数；
b．输出函数；
c．用字符串返回外层类类名的函数。
2.2 考虑类WORM_Pool，它和2.4.1节的Pool类很相似，但这一点除外，它在只能写一次但可读多次的内存区域分配内存块。那么，类WORD_Pool是析构函数的反例吗？请说明是或不是的原因。
2.3 假设我们为用户提供一个类Buf，它描述一个缓冲区：
class Buf {
public:
Buf(size_t sz);
//...
};类Buf的构造函数创建了一个sz个字符大小的缓冲区。假设以后我们的用户想要传递指向Buf的指针，并且他们可以操纵这些指向Buf的指针。这样就有很多指针指向Buf，以至于他们难以决定何时可以安全地删除Buf。
a．为了帮助我们的用户，我们可以创建另外一个类Bufptr，它用来描述一个指向Buf的智能指针：
class Bufptr {
public:
Bufptr(Buf* p);
Buf* operator->() {return rep;}
//...
private:
Buf* rep;
};
Bufptr的构造函数创建了一个指向p的智能指针，operator->返回这个指针。我们也可以在Bur中增加一个指向Buf的引用计数：
class Buf {
private:
friend class Bufptr;
int refcnt;
//...
};
refcnt的值总等于指向Buf的Bufptr的数目，并且，类Bufptr的各种成员函数会维护refptr的值。当没有其他Bufptr对象指向这个Buf的时候，最后一个Bufptr对象的析构函数会删除它所指向的Buf。那么，如果我们把类Buf的析构函数声明为私有函数，我们应该防止哪些在用户端可能会出现的错误呢？把类Buf的析构函数声明为私有函数的缺点又是什么呢？
b．假设我们没有提供类Buf和类Bufptr，而是提供一个单独的类Bufref，它描述一个指向底层缓冲区的引用：
class Bufref {
public:
Bufref(size_t sz);
Bufref(const Bufref& b);
//...
};
它的构造函数将创建一个引用，这个引用指向一块新分配sz个字符的底层缓冲区。拷贝构造函数（具有正规语义）也创建一个新的引用，但它指向b所指向的已经存在的缓冲区。Bufref还提供了一个析构函数，如果已经没有其他的Bufref对象指向这块缓冲区的话，这个析构函数将会删除这块底层缓沖区。请说出类Bufptr相对于类Buf和类Bufptr的优点在什么地方？
c．对于析构函数作为最小标准接口中的函数这个问题，类Buf和类Bufptr是否可以作为令人信服的反例？
2.4 在2.4节里，我们给出了一个类可以作为最小标准接口函数的反例的3个原因，在这个练习里，我们还给出另外两个理论上的但在实际中并不会出现的原因。
a．Complexity_class是一个模拟复杂类型（［HU79］）的类，假设我们可以创建Complexity_class的实例来模拟复杂类型P和复杂类型NP。那么，针对提议的最小标准接口函数，Complexity_class可以作为哪些函数的反例呢？
b．（*）考虑两个类—TM描述一台图灵机［DW83］，Tmset表示图灵机的集合。假设我们可以创建Tmset的实例，用它来表述图灵机的集合，并且这些图灵机在空白磁带开始处将会停止运转。进一步假设存在下面的函数，它将返回tms和{tm}的联合：
Tmset operator+(const Tmset& tms, const TM& tm);
请证明（或说明）：Tmset的相等运算符（operator= =）的实现将要求计算一个不可计算的函数（incomputable function）。
2.5 这个练习用于进一步考察浅拷贝和深拷贝。
a．给出一个现实存在的类，它用浅拷贝操作实现它的拷贝构造函数。
b．（*）给出一个现实存在的类，它至少拥有一个指针数据成员，指针的实现不存在内存泄漏，并且通过浅拷贝操作实现它的拷贝构造函数。
c．（**）给出一个现实存在的类，它的浅拷贝操作会破坏某种不变性（invariant，见2.5节），并且这种破坏性是不可以修复的。给出一个现实存在的类，它的深拷贝操作会破坏某种不变性，并且这种破坏性也是不可以修复的。
d．给出一个现实存在的类的实例，它拥有一个强参数，这个强参数用于提供深拷贝和浅拷贝操作。
2.6 在下面的int、double和2.7节中的Rational、Complex4个类型之间，哪些转型是敏感的（sensible）：
Rational到int的转型；
int到Rational的转型；
complex到double的转型；
double到Complex的转型。
2.7 C++中的哪些内建的算法转型是敏感的？
2.8 编写一个和C++内建类型int相似的类Int将是相当困难的。
a．编写Int类的接口函数（就是说，给出Int类的声明），切记要提供适当的转型函数。
b．（*）尽管你尽了最大努力，但你设计的类Int的行为和内建int类型的行为有哪些差别？
c．假设你同时需要提供类Char、Short、Long、Float和Double，那么你的Int类需要哪些其他的转型操作呢？Char、Short、Long、Float和Double中的那些类需要具有到Int类的转型操作吗？
2.9 克林法则（Kleen’s theorem，见［DW83］）认为一种语言当且仅当它可以表示为正则表达式的时候，才能被有限状态的接受者所接受。
a．（*）假设你的程序库不但提供了一个类FSA（finite state acceptor），用它模拟有限状态的接受者；还提供了另一个类Regex，用Regex来模拟正则表达式。这时，如果要在你的程序库模拟克林法则的话，应该提供什么样的类和函数呢？
b．如果你的解决方法用到了任何隐式转型，并且只有敏感的转型的话，请给出避免多重所有权（multiple ownership）和不必要的转型数目（fanout）的方法。
c．假设你的程序库提供了类Regex，但没有提供类FSA，而你的某些用户使用了一个提供类FSA的程序库；为了使你的用户能够容易地使用a部分所提供的相同功能，应该如何设计你的程序库呢？这个设计的缺点又是什么？
2.10 考虑2.8.3节的Noderef类。
a．当用const来修饰Noderef的时候，如果我们是这样来解释const：既不改变Noderef的值，也不改变底层节点的储存值，那么将会有什么问题发生？
b．我们是否可以这样来设计Noderef：它的接口禁止用户改变底层节点的存储值？如果可以，应该如何设计？
2.11 假设我们希望提供一个函数firstvowel，它返回一个指向给定字符串中的第一个元音字母的指针，这个字符串以null为结束字符；如果这个字符串没有元音字母，则返回0。考虑下列建议的接口：
char* firstvowel(char* s); // 1
const char* firstvowel(char* s); // 2
char* firstvowel(const char* s); // 3
const char* firstvowel(const char* s); // 4
a．对于（1）到（4）的每个接口，如果我们只给用户提供其中的一个接口，请分别说出会发生什么问题？
b．对于在a部分中发现的问题，请给出你的解决方法？
2.11 参考文献和相关资料
Cargill [Car92]、Cline和Lomow[CL95]、Barton和Nackman[BN94]都讨论了一些关于如何设计好的类的话题。
Liskow和Guttag[LG86]讨论了一些关于抽象状态的概念和其他的一些抽象法则的问题。
正规语义（regular semantics）的术语虽然是很新的，但它所描述的原则已经被好的程序员坚持了很多年了。nice类的第一次使用出现在Lee和Stepanov的[LS93]中，它和本文的nice类在意思上略有差异。
在继承面前正确地实现赋值运算符是相当棘手的，更多信息请参阅C++ Roport杂志中的Meyers文档[Mey94c，Mey94a，Mey94b]。
Meyers[Mey92c]也给出了对最小标准接口建议的批判。
这章里的Pool类是由Koenig在[UNI92]里设计的一个类改编而来的。
Doug Lea建议在2.4.5节里的例子使用垃圾收集机制。
浅拷贝和深拷贝操作导致的问题并不仅仅局限于C++语言，在所有的编程语言都会出现。Knight[Knig93]讨论了这种操作在Smalltalk语言中导致的问题。Gorlen，Orlow和Plexico在[GOP90]中给出了一种在C++程序库实现浅拷贝和深拷贝的技术。
Murray在[Mur88]里杜撰了多重所有权问题（multiple ownership problem）的术语。
要想设计一个可以精确模拟C++真实指针行为的C++智能指针是不可能的，Edelson在[Ede92]解释了这个原因。
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