[Effective C++ --028]避免返回handles指向对象内部成分

假设程序涉及矩形。每个矩形由其左上角和右下角表示。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 {                      // 得到坐标
public:
Point(int x, int y) {};
void setX(int newVal) {};
void setY(int newVal) {};
};

struct RectData
{
Point ulhc;
Point lrhc;
};

class Rectangle {
public:
Rectangle(Point p1, Point p2) {};
Point& upperLeft() const {
return pData->ulhc;
}
Point& lowerRight() const {
return pData->lrhc;
}
private:
std::tr1::shared_ptr<RectData> 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 c1(0, 0);
Point c2(100, 100);

const Rectangle rec(c1, c2);
rec.upperLeft().setX(10);           // 现在rec变成从(50,0)到(100,100)

这里需要注意：upperLeft的调用者能够使用被返回的reference(指向rec内部的Point成员变量)来更改成员。但rec其实应该是不可变的(const)!

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 {
public:
Rectangle(Point p1, Point p2) {};
const Point& upperLeft() const {
return pData->ulhc;
}
const Point& lowerRight() const {
return pData->lrhc;
}
private:
std::tr1::shared_ptr<RectData> pData;
};

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。例如某个函数返回GUI对象的外框，这个外框采用矩形形式:

class GUIObject{...};
const Rectangle boundingBox(const GUIObject& obj);

现在，客户有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。

◆总结

1.避免返回handles（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（dangling handles）"的可能性降至最低。