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C++标准库中,倾向于使用非成员函数而不是成员函数的设计哲学,主要是出于以下几个原因:
泛化能力(Generality):通过独立的函数可以使其适用于更多类型,不仅仅是特定于某个类的实例。例如,std::any_cast可以用于流式API设计模式,这种设计模式允许对各种不同的容器和类型进行操作,而不局限于某个特定的对象。
正交性(Orthogonality):将操作从类中解耦可以减少类的复杂性。通过将功能分散到独立的函数中,可以使得类设计更加集中和一致,每个类只需要关注其核心职责。这种分离有助于降低类的复杂度和提高代码的可维护性。
扩展性(Extensibility):当使用独立函数时,可以在不更改原有类定义的情况下,提供额外的操作和扩展,特别是对标准库中的类进行扩展。这可以在不破坏已有代码的情况下增加新功能。
一致性(Consistency):对于一些通用概念,如输入/输出流操作、比较操作、算法等,C++标准库倾向于使用独立功能而不是成员函数,以保持所有标准库组件之间的一致性。
避免名称污染(Name pollution):类的成员函数名称在该类的作用域中是可见的,而且通常只适合于该类。独立函数可以遵循其自有名称空间的规则,减少名称冲突的可能性。
ADL(Argument-Dependent Lookup):独立函数还可以利用C++的ADL特性。当函数和类型定义在同一命名空间时,这些函数在调用时可以自动被考虑进去,而不需要显式的类实例调用。
对于std::any来说,std::any_cast的设计既强调了以上原则,也提供了一种类型安全机制,因为它需要显式类型转换。这提醒使用者意识到潜在的类型转换错误,并且通过异常处理机制,可以在不正确的类型转换时提供清晰的错误信息,从而保证程序的健壮性。
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