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Item 11：優先使用 deleted functions 而非 private 未定義函式 (Prefer Deleted Functions to Private Undefined Ones)

#cpp #modern-idioms #deleted-function #concept

Overview Table

比較面向 C++98：private + 不定義 C++11：= delete
錯誤偵測時機 一般 client：編譯期；member/friend：link 期才失敗 一律編譯期，任何程式碼都無法呼叫
適用範圍 只能用於 member functions 任何函式：member、non-member、template instantiation
宣告位置慣例 private: 區段 public: 區段（錯誤訊息較清楚）
參與 overload resolution 是（但只是存取受限） 是（deleted 函式仍是程式的一部分）
可停用特定模板特化 否（特化無法有不同存取層級） 可（在 namespace scope = delete）
本質 對「禁止呼叫」的模擬 (emulation) 語言原生支援的真品
Things to Remember

  • 優先使用 deleted functions，而非 C++98 的「private 且不定義」手法。
  • 任何函式都可以被 delete，包括 non-member functions 與 template instantiations。

核心概念一：C++98 舊法 vs C++11 = delete

想禁止 client 呼叫編譯器自動生成的 special member functions（copy constructor、copy assignment 等，詳見 Item 17），C++98 的慣用法是「宣告為 private 且不提供定義」，例如標準庫的 basic_ios（istream/ostream 皆繼承自它，複製 stream 語義不明，故禁止複製）：

// C++98 寫法：private 且不定義
template <class charT, class traits = char_traits<charT>>
class basic_ios : public ios_base {
private:
  basic_ios(const basic_ios&);             // 只宣告、不定義
  basic_ios& operator=(const basic_ios&);  // 同上
};

// C++11 寫法：public + = delete
template <class charT, class traits = char_traits<charT>>
class basic_ios : public ios_base {
public:
  basic_ios(const basic_ios&) = delete;             // 標記為 deleted
  basic_ios& operator=(const basic_ios&) = delete;  // 任何使用都是編譯錯誤
};

兩者錯誤偵測時機差異：

呼叫被禁止的 copy 操作
        │
        ├── C++98：private + 不定義
        │     ├─ 一般 client 呼叫 ──→ 編譯錯誤（存取違規）
        │     └─ member / friend 呼叫 ─→ 編譯通過…
        │                                └──→ link 錯誤（找不到定義）★ 太晚！
        │
        └── C++11：= delete
              └─ 任何人呼叫（含 member/friend）──→ 編譯錯誤 ★ 最早、最一致
deleted functions 依慣例宣告為 public

C++ 檢查順序是「先存取權限、後 deleted 狀態」。若把 deleted 函式放在 private:，部分編譯器只會回報「函式是 private」，模糊了「函式根本不可用」的真正原因。改寫 legacy code 時把它們移到 public:，錯誤訊息通常更清楚。

核心概念二：任何函式都可 delete——過濾不想要的隱含轉換

private 只能套在 member functions 上；= delete 則可套用於任何函式，包括 non-member functions。這讓它能夠刪除特定 overloads 來擋掉不合理的隱含轉換：

bool isLucky(int number);        // 原始函式：幸運數字必須是整數

bool isLucky(char)   = delete;   // 拒絕 char
bool isLucky(bool)   = delete;   // 拒絕 bool
bool isLucky(double) = delete;   // 拒絕 double 與 float

if (isLucky('a'))  ...   // 錯誤！呼叫 deleted 函式
if (isLucky(true)) ...   // 錯誤！
if (isLucky(3.5f)) ...   // 錯誤！

關鍵機制：deleted 函式雖不可呼叫，但仍是程式的一部分，因此照常參與 overload resolution——先被選中、再因 deleted 而使編譯失敗。

為何 isLucky(3.5f)（float）也被 double 版擋下？

面對 float，C++ 在「轉成 int」與「轉成 double」之間優先選擇 double（提升轉換優於整數轉換）。所以 float 引數會匹配到 isLucky(double) 這個 deleted overload，而非 int 版本——刪一個 double overload 就同時擋掉 double 和 float。

核心概念三：刪除模板特化（private 做不到的事）

= delete 能停用特定 template instantiations。例如處理原生指標的模板，想拒絕兩個特例——void*（無法解參考、遞增遞減）與 char*（通常代表 C-style 字串而非單一字元）：

template<typename T>
void processPointer(T* ptr);                     // 主模板

template<>
void processPointer<void>(void*) = delete;       // 拒絕 void*
template<>
void processPointer<char>(char*) = delete;       // 拒絕 char*
想「刪乾淨」還有更多變體

若 void* / char* 不合法，const void*、const char* 通常也該刪；要徹底的話還有 const volatile 版本，以及其他字元型別的指標：std::wchar_t*、std::char16_t*、std::char32_t*。

C++98 的 private 手法在此完全失效：member function template 的特化無法擁有與主模板不同的存取層級，且特化必須寫在 namespace scope（不能寫在 class scope 內）：

class Widget {
public:
  template<typename T>
  void processPointer(T* ptr) { /* ... */ }
private:
  template<>                            // 錯誤！特化不能放 class scope、
  void processPointer<void>(void*);     // 也不能改變存取層級
};

// C++11：deleted 函式不需要不同存取層級，直接在 namespace scope 刪除
template<>
void Widget::processPointer<void>(void*) = delete;  // 仍是 public，但已 deleted

結論：C++98 的 private-未定義手法「class 外不能用、class 內不一定能用、能用時也可能拖到 link 期才報錯」——一律改用 deleted functions。

Exam/Test Patterns

情境關鍵字 答案
禁止複製類別物件，C++11 首選做法 copy ctor / copy assignment 宣告 = delete（而非 private 不定義）
member/friend 誤用被禁函式，錯誤何時發現 C++98 private 法 → link 期；= delete → 編譯期
deleted 函式該放 public 還是 private public——存取權限先於 deleted 狀態被檢查，public 給出更準確的錯誤訊息
非 member function 想擋隱含轉換 建立 deleted overloads（private 只能用於 member functions）
isLucky(3.5f) 為何報錯 float 優先轉 double，匹配到 deleted 的 double overload
deleted 函式是否參與 overload resolution 是，它仍是程式的一部分，被選中即編譯錯誤
想停用模板對 void* / char* 的實體化 在 namespace scope 對該特化 = delete；private 法辦不到
為何 private 法無法停用 member template 特化 特化必須在 namespace scope，且不能與主模板有不同存取層級