1、让自己习惯C++

  • 条款01:视C++为一个语言联邦

    • C++高效编程守则视状况而变化,取决于你使用C++的哪一部分。
  • 条款02:尽量以const、enum、inline替换 #define

    • 对于单纯常量,最好以const对象或enum替换#define
    • 对于形似函数的宏,最好改用inline函数替换#define
  • 条款03:尽可能使用const

    • 将某些东西声明为const可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non-const版本调用const版本可避免代码重复。
  • 条款04:确定对象被使用前已被初始化

    • 为内置型对象进行手工初始化,因为C++不保证初始化它们。
    • 构造函数最好使用成员初值列(member initialization list),而不要在构造函数本体内使用赋值操作(assignment)。初值列列出成员变量,其排列次序应该和它们在class中的声明次序相同。
    • 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++默默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、copy assignment操作符,以及析构函数。
  • 条款06:若不想使用编译器自动生成的函数,就该明确拒绝

    • 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 class也是一种做法。
  • 条款07:为多态基类声明virtual析构函数

    • polymorphic(带多态性质的)base class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 class使用,或不是为了具备多态性(polymorphically),就不该声明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。如果一个被析构函数调用的函数可能抛出异常,析构函数应该捕捉任何异常,然后吞下它们(不传播)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(而非在析构函数中)执行该操作。
  • 条款09:绝不在构造和析构过程中条用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(比起当前执行构造函数和析构函数的那层)。
  • 条款10:令operator=返回一个reference to *this

    • 令赋值(assignment)操作符返回一个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,而其中多个对象是同一个对象时,其行为仍然正确。
  • 条款12:复制对象时勿忘其每一个成分

    • Copying函数应该确保复制“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。应该将共同机能放进第三个函数中,并由两个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 classes分别是trl::shared_ptr和auto_ptr。前者通常是较佳选择,因为其copy行为比较直观。若选择auto_ptr,复制动作会使它(被复制物)指向null。
  • 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。
    • 普遍而常见的RAII class copying行为是:抑制copying、施行引用计数法(reference counting)。不过其他行为也都可能被实现。
  • 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,但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

    • 如果你在new表达式中使用[],必须在相应的delete表达式中也使用[]。如果你在new表达式中不使用[],一定不要在相应的delete表达式中使用[]。
  • 条款17:以独立语句将newed对象置入智能指针

    • 以独立语句将newed对象存储于智能指针内。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漏。

4、设计与声明

  • 条款18:让接口容易被正确使用,不易被误用

    • 好的接口很容易被正确使用,不容易被误用。你应该在你的所有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。
    • trl::shared_ptr支持定制型删除器(custom deleter)。这可防范DLL问题,可被用来自动解除互斥锁(mutexes;见条款14)等等。
  • 条款19:设计class犹如设计type

    • Class的设计就是type的设计。在定义一个新的type之前,请确保你已经考虑过本条款覆盖的所有讨论主题。
  • 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对象而有可能同时需要多个这样的对象。条款4已经为“在单线程环境中合理返回reference指向一个local static对象”提供了一份设计实例。
  • 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private更具封装性。
  • 条款23:宁以non-member、non-friend替换member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(packaging 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-member函数

    • 如果你需要为某个函数的所有参数(包括被this指针所指的那个隐喻参数)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classes(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全特化是好的,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,特别是在注重效率的代码中避免dynam_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。
    • 如果转型是必要的,试着将它隐藏于某个函数背后。客户随后可以调用该函数,而不需将转型放进他们自己的代码中。
    • 宁可使用C++-style(新式)转型,不要使用旧式转型。前者很容易辨识出来,而且也比较有着分门别类的职掌。
  • 条款28:避免返回handles指向对象内部成分

    • 避免返回handles(包括references、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。
  • 条款29:为“异常安全”而努力是值得的

    • 异常安全函数(Exception-safe functions)即使发生异常也不会泄漏资源或允许任何数据结构的败坏。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实现或具备现实意义。
    • 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“编译依存性最小化”的一般构想是:相依于声明式,不要相依于定义式。基于此构想的两个手段是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。这种做法不论是否涉及templates都适用。

6、继承与面向对象设计

  • 条款32:确定你的public继承塑模出is-a关系

    • “public继承”意味着is-a。适用于base classes身上的每一件事情也一定适用于derived classes身上,因为每一个derived class对象也都是一个base class对象。
  • 条款33:避免遮掩继承而来的名称

    • derived classes内的名称会遮掩base classes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。
    • pure virtual函数只具体指定接口继承
    • 简朴的(非纯)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以及强制性实现继承。
  • 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手法自身是一个特殊形式的Template Method设计模式。
    • 将机能从成员函数移到class外部函数,带来的一个缺点是,非成员函数无法访问class的non-public成员。
    • trl::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值

    • 绝对不要重新定义一个继承而来的缺省参数值,因为缺省参数值都是静态绑定,而virtual函数——你唯一应该覆写的东西——却是动态绑定。
  • 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has-a(有一个)。在实现域(implementation domain),复合意味is-implemented-in-terms-of(根据某物实现出)。
  • 条款39:明智而审慎地使用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,这么设计是合理的。
    • 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:明智而审慎地使用多重继承

    • 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)复杂度等等成本。如果virtual base classes不带任何数据,将是最具使用价值的情况。
    • 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“public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期多态

    • classes和templates都支持接口(interfaces)和多态(polymorphism)。
    • 对classes而言接口是显式的(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template参数而言,接口是隐式的(implicit),奠基于有效表达式。多态则是通过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(成员初值列)内以它作为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,或籍由一个明白写出的“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,所以任何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,往往可消除,做法是以函数参数或class成员变量替换template参数。
    • 因类型参数(type parameters)而造成的代码膨胀,往往可降低,做法是让带有完全相同二进制表述(binary representation)的具现类型(instantiation types)共享实现码。
  • 条款45:运用成员函数模板接受所有兼容类型

    • 请使用member function 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

    • 当我们编写一个class template,而它所提供之“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templates和“templates特化”完成实现。
    • 整合重载技术(overloading)后,traits classes有可能在编译期对类型执行if...else测试。
  • 条款48:认识template元编程

    • Template metaprogramming(TMP,模板元编程)可将工作由运行期移往编译期,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”(base 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

    • 有许多历来有需要写个自定的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应该包含一个无穷循环,并在其中尝试分配内存,如果它无法满足内存需求,就应该调用一个new-handler。它也应该有能力处理0 bytes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

    • 当你写了一个placement new,请确定也写出了对应的placement operator delete。如果没有这样做,你的程序可能会发生隐藏而时断时续的内存泄漏。
    • 当你声明placement new和placement delete,请确定不要无意识(非故意)地遮掩了它们的正常版本。

9、杂项讨论

  • 条款53:不要轻忽编译器的警告

    • 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)警告等级下争取“无任何警告”的荣誉。
    • 不要过度倚赖编译器的报警能力,因为不用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,你原本倚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++程序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(如tr1::shared_ptr)、一般化函数指针(tr1::function)、hash-based容器、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。为获得TR1提供的好处,你需要一份实物。一个好的实物来源是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++标准化过程中扮演者深具影响力的角色。
    • Boost提供许多TR1组件的实现品,以及其他许多程序库。

本书之外

  • 《More Effective C++》覆盖了另一些编程准则,以及对于效能和异常的广泛论述,它也描述重要的C++编程技术如智能指针(smart pointers)、引用技术(reference counting)和代理对象(proxy objects)等等。
  • 《Effective STL》是一本和《Effective C++》一样的准则导向(guideline-oriented)书籍,专注于对STL(Standard Template Library,标准模板库)的高效运用。

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