《Effective C++ 改善程序与设计的55个具体做法》读书笔记
1 .让自己习惯C++
条款01 视C++为一个语言联邦
C
Object-Oriented C++
Template C++
STL
C++
高效编程守则视情况而变化,取决于你使用C++
的哪一部分。
条款02 尽量与const,enum,inline替换#define
- 对于单纯常量,最好以
const
对象或enums
替换#defines
。 - 对于形似函数的宏(
macros
),最好改用inline
函数替换#defines
。
条款03 尽可能使用const
- 将某些东西声明为
const
可以帮助编译器侦测出错误用法。const
可被施加于任何作用域内的对象、函数参数、函数返回类型、成员函数本体。 - 编译器强制实施
bitwise constness
,但你编写程序时应该使用“概念上的常量性”(conceptual constness
)。 - 当
const
和non-const
成员函数有着实质等价的实现时,令con-const
版本调用const
版本可避免代码重复。
条款04 确定对象使用前已被初始化
- 为内置类型对象进行手工初始化,因为
C++
不保证初始化他们。 - 构造函数最好使用成员初始值列(
member initialization list
),而不要在构造函数本体内使用赋值操作(assignment
)。初始值列列出的成员变量,其排列次序应该和它们在class
中声明的次序相同。 - 为免除“跨编译单元之初始化次序”问题,请以
local static
对象替换non-local static
对象。
2. 构造/析构/赋值运算
条款05 了解C++默认编写并调用哪些函数
- 编译器可以暗自为
class
创建default
构造函数、copy
构造函数和copy assignment
操作符,以及析构函数。(C++11
开始还有move constructor
和move assignment
)。
条款06 若不想使用编译器自动生成的函数,就应该明确拒绝
- 为驳回编译器自动(暗自)提供的机能,可将相应的成员函数声明为
private
并且不予实现。使用像uncopyable
这样的base calss
也是一种做法。(C++11
以后可以使用=delete
告诉编译器删除不需要的成员函数。)
条款07 为多态积累声明virtual析构函数
- 多态性质的
base calsses
应该声明一个virtual
析构函数。如果class
带有任何virtual
函数,它就应该拥有一个virtual
析构函数。 Classes
的设计目的如果不是作为base classes
使用,或不是为了具备多态(polymorphically
),就不应该声明virtual
析构函数。
条款08 别让异常逃离析构函数
- 析构函数绝对不要吐出异常。如果一个被析构哈你数调用的函数可能抛出异常,析构函数应该捕捉人分和异常,并吞下它们或结束程序。
- 如果客户需要对某个操作函数运行期间抛出的异常做出反应,那么
class
应该提供一个普通函数(而非析构函数中)执行该操作。
条款09 绝不在构造和析构过程中调用virtual函数
- 在构造和析构期间不要调用
virtual
函数,因为这类调用从不下降至derived class
。
条款10 令operator=返回一个reference to *this
- 为了实现“连锁赋值”,应该令
operator=
返回一个reference to *this
。
条款11 在operator=中处理“自我赋值”
- 确保当对象自我赋值时
operator=
有良好的行为。其中技术包括比较“来源对象”和“目标对象”的地址、精心周到的语句顺序、以及copy-and-swap
。 - 确定任何函数如果操作一个以上的对象,而其中多个对象时同一个对象时,其行为仍然正确。
条款12 复制对象时勿忘其每一个成分
Copying
函数应该确保赋值“对象内的所有成员变量”及“所有base class”成分。- 不要尝试以某个
copying
函数实现另一个copying
函数。应该将共同机能放在第三个函数中,并有两个copying
函数共同调用。
3. 资源管理
条款13 以对象管理资源
- 为了防止资源泄露,请使用
RAII
对象,它们在构造函数中获得资源并在析构函数中释放资源。 - 两个常被使用的
RAII Class
分别时tr1::shared_ptr
和auto_ptr
。前者通常是较好的选择,因为其copy
行为比较直观。若选择auto_ptr
,赋值动作会使它(被复制物)指向null。(C++11
中使用std::shared_ptr
、std::unique_ptr
和std::weak_ptr
代替了两者。)
条款14 在资源管理类中小心copying行为
- 复制
RAII
对象必须一并复制它所管理的资源,所以资源的copying
行为决定RAII
对象的copying
行为。 - 普通常见的
RAII class copying
行为是:抑制copying
、实行引用计数法(reference counting
)。不过其行为也都可以被实现。
条款15 在资源管理类中提供对原始资源的访问
APIs
往往要求访问原始资源(raw resources
),所以每一个RAII Class
应该提供一个“取得其所管理之资源”的办法。- 对原始资源的访问可能经由显式转换或隐式转换。一般而言显式转换比较安全,隐式转换对客户比较方便。
条款16 成对使用new和delete时要采取相同形式
- 如果在
new
表达式中使用[]
,必须在相应的delete
表达式中也使用[]
。如如果在new
表达式中不使用[]
,一定不要在相应的delete
表达式中也使用[]
。
条款17 以独立语句蒋newed对象置入智能指针
- 以独立语句将
newed
对象存储于(置入)智能指针内。如果不这样做,一旦异常被抛出,有可能导致难以察觉的资源泄露。
4. 设计与声明
条款18 让接口容易被正确使用,不易被吴用
- 好的接口很容易被正确使用,不容易被误用。应该在所有的接口中努力达成这些性质。
- “促进正确使用”的办法包括接口的一致性,以及与内置类型的行为兼容。
- “阻止误用”的办法包括建立新类型、限制类型上的操作,束缚对象值,以及消除客户的资源管理责任。
条款19 设计class犹如设计type
Class
的设计就是type
的设计。应该带着和“语言设计者当初设计语言内置类型”时一样的谨慎来研讨class
的设计。
条款20 宁以pass-by-reference-to-const 替换 pass-by-value
- 尽量以
pass-by-reference-to-const
替换pass-by-value
。前者通常比较高效,并可避免切割问题。(slicing problem
) - 以上规则并不适用于内置类型,以及
STL
的迭代器和函数对象。对它们而言,pass-by-value
往往比较适当。
条款21 必须返回对象时,别妄想返回其reference
- 绝不要返回
pointer
或reference
指向一个local stack
对象,或返回reference
指向一个heap-allocated
对象,或返回pointer
或reference
指向一个local static
对象而有可能同事需要多个这样的对象。
条款22 将成员变量声明为private
- 切记将成员变量声明为
private
。这可赋予客户访问数据的一致性、可细微划分访问控制、允诺约束条件获得保证,并提供class
作者以充分的实现弹性。 protected
并不比public
更具封装性。
条款23 宁以non-member、non-friend替换number函数
- 宁可拿
non-member non-friend
函数替换member
函数。这样做可以增加封装性、包裹弹性(packing flexibility
)和机能扩充性。
条款24 若所有参数皆需类型转换,请为此采用non-number函数
- 如果需要为某个函数的所有参数(包括被
this
指针所指向的那个隐喻参数)进行类型转换,那么这个函数必须是个non-member
。
条款25 考虑写出一个不抛弃异常的swap函数
- 当
std::swap
对你的类型效率不高时,提供一个swap
成员函数,并确定这个函数不抛出异常。 - 如果你提供一个
member swap
,也该提供一个non-member swap
用来调用前者。对于class
(而非template
),也请特化std;;swap
。 - 调用
swap
时应针对std::swap
使用using
声明式,然后调用swap
并且不带任何“命名空间资格修饰”。 - 为“用户定义类型”进行
std templates
全特化时好的,但千万不要尝试在std
内加入某些对std
而言全新的东西。
5. 实现
条款26 尽可能延后变量定义式的出现时间
- 尽可能延后变量定义式的出现。这样做可增加程序的清晰度并改善程序效率。
条款27 尽量少做转型动作
- 如果可以,尽量避免转型,特别时在注重效率的代码中避免
dynamic_casts
。如果有个设计需要转型动作,试着发展无需转型的替代设计。 - 如果转型时必须的,试着将它隐藏于某个函数背后。客户随后可以调用该函数,而不需将转型放进自己的代码内。
- 宁可使用
C++-style
(新式)转型,而不是用旧式转型。前者很容易辨识出来,而且也比较有着分门别类的执掌。
条款28 避免返回handles指向对象内部成员
- 避免返回
handles
(包括references
、指针、迭代器)指向内部对象。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dangling handlers
的可能性降至最低。
条款29 为“异常安全”而努力是值得的
- 异常安全函数(
Exception-salf functions
)即使发生异常也不会泄露资源或允许任何数据结构破坏。这样的函数区分为三种可能的保证:基本型、强烈型、不抛异常型。 - “强烈保证”往往能够以
copy-and-swap
实现出来,但“强烈保证”并非对所有函数都可以实现或具备实现意义。 - 函数提供的“异常安全保证”通常最高只等于其所调用之各个函数的“异常安全保证”中的最弱者。
条款30 透彻了解inlining的里里外外
- 将大多数
inlining
限制在小型、被频繁调用的函数身上。这可使日后的调试过程和二进制升级(binary upgradability
)更容易,也可使潜在的代码膨胀问题最小化,使程序的速度提升机会最大化。 - 不要只因为
function templates
出现在头文件,就将它们声明为inline
。
条款31 将文件间的编译依存关系降至最低
- 支持“编译依赖最小化”的一般构想是:依赖于声明式,不要依赖于定义式。基于此构想的两个手段时
Handle classes
和Interface classes
。 - 程序库头文件应该以“完全且仅有声明式”(
full and declaration-only forms
)的形式存在。这种做法不论是否设计templates
都适用。
6. 继承与面向对象
条款32 确定你的public继承塑模出Is-a关系
- “
public
继承”意味Is-a
。适用于base class
身上的每一件事情一定也适用于derived classes
身上,因为每一个“derived class”对象也是一个base class
对象。
条款33 避免遮掩继承而来的名称
derived class
内的名称会遮掩base class
内的名称。在public
继承下从来没有人希望如此。- 为了让被遮掩的名称再见天日,可使用
using
声明式或转交函数(forwarding functions
)。
条款34 区分接口继承和实现继承
- 接口继承和实现继承不同。在
public
继承之下,derived classes
总是继承base class
的接口。 - 纯虚(
pure virtual
)函数只具体指定接口继承。 - 非纯虚(
impure virtual
)函数具体指定接口继承及缺省实现继承。 non-virtual
函数具体指定接口继承预计强制性实现继承。
条款35 考虑virtual函数以外的其他选择
virtual
函数的替代方案包括NVI
手法及Strategy
设计模式的多种形式。NVI
手法自身时一个特殊形式的Template Method
设计模式。- 将机能从成员函数移到
class
外部函数,带来的一个缺点时,非成员函数无法访问class
的non-public
成员。 tr1::function
(C++11
已经移到std::function
)对象的行为就像一般函数指针。这样的对象可接纳“与给定之目标签名式(target signature
)兼容”的所有可调用物(callable entities
)。
条款36 绝不重新定义继承而来的non-virtual函数
- 绝对不要重新定义继承而来的
non-virtual
函数。
条款37 绝不重新定义继承而来的缺省参数
- 绝对不要重新定义一个继承而来的缺省参数值,因为缺省参数值是静态绑定,而
virtual
函数——你唯一应该覆写的定西——确是动态绑定。
条款38 通过复合塑模出has-a或“根据某物实现出”
- 复合(
composition
)的意义和public
继承完全不同。 - 在应用域(
application domain
),复合意味着has-a
(有一个),在实现域(implementation domain
),复合意味着is-implemented-in-terms-of
(根据某物实现出)。
条款39 明智而审慎的使用private继承
Private
继承意味着is-implemented-in-terms-of
(根据某物实现出)。它通常比复合(composition
)的级别低。但是当derived class
需要访问protected base class
的成员,或需要重新定义继承而来的virtual
函数时,这么设计时合理的。- 和复合(
composition
)不同,private
继承可以造成empty base
最优化。这对致力于“对象尺寸最小化”的程序库开发者而言,可能很重要。
条款40 明智而审慎的使用多重继承
- 多重继承比单一继承复杂。它可能导致新的歧义性,以及对
virtual
继承的需要。 virtual
继承会增加大小、速度、初始化(及赋值)复杂度等成本。如果virtual base classes
不带任何数据,将时最具有实用价值的情况。- 多重继承的确有正当用途。其中一个情节涉及“
public
继承某个interface class
”和“private
继承某个协助实现的class
”的两相组合。
7. 模板与泛型编程
条款41 了解隐式接口和编译器多态
classes
和templates
都支持接口(interface
)接多态(polymorphism
)。- 对
classes
而言接口时显式的(explicit
),以函数签名为中心,多态则是通过virtual
函数发生于运行期。 - 对于
templates
参数而言,接口是隐式的(implicit
),奠基于有效表达式。多态则时通过template
具现化和函数重载 解析(function overloading resolution
)发生于编译期。
条款42 了解typename的双重意义
- 声明
template
参数时,前缀关键字class
和typename
可互换。 - 请使用关键字
typename
标识嵌套从属类型名称;但不得在base class lists
(基类列)或member initialization list
(成员初始值列)内以它最为base class
修饰符。
条款43 学习处理模板化基类内的名称
- 可在
derived class templates
内通过this->
指涉base class templates
内的成员名称,或由一个明白写出的“base class
资格修饰符”完成。
条款44 将与参数无关的代码抽离templates
Templates
生成多个classes
和多个函数,所有任何template
代码都不该与某个造成膨胀的template
参数产生相依关系。- 因非类型模板参数(
non-type template parameters
)而造成的代码膨胀往往可以消除,做法是以函数参数或class
成员变量替换template
参数。
条款45 运用成员函数末班接受所有兼容类型
- 请使用
member functions templates
(成员函数模板)生成“可接受所有兼容类型”的函数。 - 如果你声明
member templates
用于“泛化copy
构造”或“泛化assignment
操作”,你还是需要声明正常的copy
构造函数和copy assignment
操作符。
条款46 需要类型转换时请为模板定义非成员函数
- 当编写一个
class template
,而它所提供的“与此template
相关的”函数支持“所有参数之隐式类型转换”时,请将那些函数定义为“class template
内部的friend
函数”。
条款47 请使用traits classes表现类型信息
Traits classes
使得“类型相关信息”在编译期可用。它们以template
和"template
特化"完成实现。- 整合重载技术(
overloading
)后,traits calsses
有可能在编译器对类型执行if...else
测试。
条款48 认识template元编程
Template metaprogramming
(TPM
,模板元编程)可将工作由运行期移到编译期,因而得以实现早期错误侦测和更高的执行效率。TMP
可被用来生成“基于政策选择组合”(based on combinations of policy choices
)的客户定制代码,也可用来避免生成对某些特殊类型并不适合的代码。
8. 定制new和delete
条款49 了解new-handler的行为
set_new_handler
允许客户指定一个函数,在内存分配无法获得满足时被调用。Nothrow new
是一个颇为局限的工具,因为它只适用于内存分配,后继的构造函数调用还是可能抛出异常。
条款50 了解new和delete的合理替换时机
- 有许多理由需要写个自定义的
new
和delete
,包括改善效能、对heap
运用错误进行调试、收集heap
使用信息。
条款51 编写new和delete时需固守常规
operator new
应该内含一个无穷循环,并在其中尝试分配内存,如果它无法满足内存需求,就该调用new-handler
。它也应该有能力处理0 byte
申请。class
专属版本则还应该处理“比正确大小更大的(错误)申请”。operator delete
应该在收到null
指针时不做任何事。class
专属版本则还应该处理“比正确大小更大的(错误)申请”。
条款52 写了placement new也要写placement delete
- 当你写一个
placement operator new
,请确定也写出对应的placement operator delete
。如果没有这样做,你的程序可能会发生隐微而时断时续的内存泄露。 - 当你声明
placement new
和placement delete时,确定不要无意识(非故意)的掩盖了它们的正常版本。
9. 杂项讨论
条款53 不要轻忽编译器的警告
- 请严肃对待编译器发出的警告信息。努力在你的编译器的最高(最严苛)警告级别下争取“无任何警告”的荣誉。
- 不要过度依赖编译器的报警能力,因为不同的编译器对待事情的态度并不相同。一旦移植到另一个编译器上,你原本依赖的警告信息有可能消失。
条款54 让自己熟悉包括TR1在内的标准程序库
C++
标准库的主要机能由STL
、iostreams
、locales
组成。并包含C99
标准程序库。TR1
添加了智能指针(例如tr1::shared_ptr
)、一般化函数指针(tr1::function
)、hash-based
容器(unorderd_map,unordered_set
)、正则表达式(regular expressions
)以及另外10个组件的支持。TR1
自身只是一份规范。为了获得TR1
提供的好处,你需要一份实物。一个好的实物来源时Boost
。
条款55 让自己熟悉Boost
Boost
是一个社群,也是一个网站。致力于免费、源码开放、同僚复审的C++
程序库开发。Boost
在C++
标准化过程中扮演深具影响力的角色。Boost
提供许多TR1
组件的实现品,以及其他许多程序库
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