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学习《Effective C++》

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学习《Effective C++》

#@date:         2014-06-16
#@author:       gerui
#@email:        forgerui@gmail.com

  前几天买了好几本书,其中有一本是《Effective C++》,准备好好学习一下C++.书中提出了55条应该遵循的条款,下面将逐一学习。

一、让自己习惯C++

1. 视C++为一个语言联邦

  将C++分为4个次语言。即:C, Objective-Oriented C++, Template C++, STL.

2. 尽量以
e

  宁可以编译器替换预处理器:
  1) 预处理器`#define N 1.653‘ 将所有出现N的地方替换为1.653,当出现错误报的是1.653导致目标有问题,而不是N。如果使用变量,则可轻易地判断。此外,替换会造成代码在多处出现,增加代码量。所以尽量定义为常量,const double N = 1.653;
  2) 如果在数组初始化的时候,编译器需要知道数组的大小,这样,不可以使用变量进行数组初始化,这时#define可以,但我们最好使用enum{N=3;}来替代define.
  3) 使用#define定义一个三目运算符也会产生问题,如果你想获得高效,建议使用inline内联函数。
  但#include,以及#ifdef/#ifndef都是必需的,但我们要尽量限制预处理器的使用。

3. 尽可能使用
t

  1)

t
表示不可以改变,如果修饰变量,则表示这个变量不可变,如(a);如果修饰指针,表示指针指向的位置不可改变,如(b)。

const char * p = "hello"; //(a) *p的hello不可变, 与char const * p = "hello"等价
char * const p = "hello"; //(b) 表示p的值不可变,即p不能指向其它位置

  2) STL迭代器的const

std::vector<int> vec;
const std::vector<int>::iterator iter = vec.begin(); //类似T* const
*iter = 10;  //没问题,改变iter所指物
++iter;      //错误!iter是const
std::vector<int>const_iterator cIter = vec.begin();  //类似const T*
*iter = 10;  //错误,*iter是const
iter++;      //没问题,可以改变iter

  3) 使函数返回一个常量值,可以避免意外错误。如下代码,错把

t
,则下面的程序完全可以通过,但写成const之后,再对const进行赋值就出现问题了。

class Rational { ... };
const Rational operator* (const Rational& lhs, const Rational& rhs);
Rational a, b, c;
if(a * b = c);  //把==错写成=,比较变成了赋值

  4) 函数的参数,如果无需改变其值,尽量使用

=
赋值符号,而无法察觉。

  5)

t
作用于成员函数,两个作用,a)可以知道哪些函数可以改变成员变量,哪些函数不可以;b)改善C++效率,通过referencetoconst(即const对象的引用)方式传递对象。下面是常量函数与非常量函数的形式:

class TextBlock{
    public:
        ...
        const char& operator[] (std:size_t position) const{
            return text[position];
        }
        char& operator[] (std:size_t position) {
            return text[position];
        }
    private:
        std::string text;
};

/**
 *使用operator[]
 */
TextBlock tb("hello");            //non-const 对象
cout<<tb[0]<<endl;    //调用的是non-const TextBlock::operator[]
tb[0] = ‘x‘;          //没问题,写一个non-const对象

const TextBlock cTb("hello");    //const 对象
cout<<cTb[0]<<endl;   //调用的是const TextBlock:operator[]
cTb[0] = ‘x‘;         //错误,写一个const对象

  6) bitwise const主张const成员函数不可以改变对象内任何non-static成员变量;logical const主张成员函数可以修改它所处理的对象内的某些bits,但要在客户端侦测不出的情况下才得如此。编译器默认执行bitwise。如果想要在const函数中修改non-static变量,需将变量声明为

e
(可变的)

class TextBlock{
    private:
        char* pText;
        mutable std::size_t textLength;
        mutable bool lengthIsValid;
    public:
        ...
        std::size_t length() const; 
};

std::size_t TextBlock::length() const{
    if (!lengthIsValid){
        textLength = std::strlen(pText);  //加上mutable修饰后,便可以修改其值
        lengthIsValid = true;
    }
}

  7) 避免const和non-const成员函数重复

  思想很简单,如果const和non-const成员函数功能相当时,就用non-const函数去调用const函数(不能反过来...

O
)。

class TextBlock{
    public:
        const char& operator[](std:size_t position) constP
            ...
            return text[position];
        }

        char& operator[] (std:size_t position){
            return const_cast<char&>(static_cast<const TextBlock&>(*this)[position]);
        } 
};

4. 确定对象使用前先被初始化

  1) 对内置类型(基本类型)手动进行初始化。

int x = 0;
const char* p = "Hello World";
double d;
std:cin >> d;

  2) 内置类型以外的类型,初始化要靠构造函数。类的构造函数使用成员初值列(member initialization list),而不是在构造函数中进行赋值操作。初值列成员变量的排列顺序与其声明顺序相同。

class PhoneNumber { ... };
class ABEntry {
    public:
        ABEntry(const std:string& name, const std::string& address, const std::list<PhoneNumber>& phones);
    private:
        std::string theName;
        std::string theAddress;
        std::list<PhoneNumber> thePhones;
        int numberTimesConsulted;
};

ABEntry::ABEntry(const std:string& name, const std::string& address, const std::list<PhoneNumber>& phones){
    theName = name;               //这些都是赋值,而非初始化
    theAddress = address;
    thePhones = phones;
    numberTimesConsulted = 0;
}

/**
 *使用成员初值列,效率更高
 */
ABEntry::ABEntry(const std:string& name, const std::string& address, const std:list<PhoneNumber>& phones)
    :theName(name), theAddress(address), thePones(phones), numberTimesConsulted(0)    //成员初值列
{
    ...
} 

  3) 为避免"跨编译单元之初始化次序"问题,以local static对象替换non-local static对象。
//FileSystem源文件 class FileSystem{ public: ... std::size_t numDisks() const; };

extern FileSystem tfs;

//Directory源文件,与FileSystem处于不同的编译单元
class Directory{
    public:
        Directory(params);
        ...
};
Directory::Directory(params){
    ...
    //调用未初始化的tfs会出现错误
    std::size_t disks = tfs.numDisks();
}

  这样的话,Directory类会调用一个non-local的tfs,而这个tfs未必经历了初始化处理。我们要有效避免这个情况,使获取的tfs对象保证是初始的,可以使用如下的一个函数获取,这就像Singleton(单例)模式一样。

class FileSystem { ... };
FileSystem& tfs(){
    static FileSystem fs;
    return fs;
}

class Directory { ... };
Directory::Directory(params){
    std::size_t disks = tfs().numberDisks();
}

Directory& tempDir(){
    static Directory td;
    return td;
}

  经过上面的处理,将non-local转换了local对象,这样做的原理是:函数内的local static 对象会在"该函数被调用期间","首次遇上该对象之定义式"时被初始化,这样就保证了对象被初始化。这样做的好处是不调用函数时,不会产生对象的构造和析构。但对多线程这样的方法会有问题。

二、构造/析构/赋值运算

5. 了解C++默默编写并调用哪些函数

  1) 编译器会自动为class创建default构造函数、copy构造函数、copy assignment操作符、以及析构函数。

  2) 如果用户声明了一个构造函数,则编译器则不会再为它声明default构造函数。

  3) 拷贝构造函数可以通过

)
实现。默认的拷贝构造函数对指针进行地址的复制,这样会产生多个对象共用一块地址,会产生问题,可以自己实现拷贝构造函数,实现值的复制。

6. 若不想使用编译器自动生成的函数,就该明确拒绝

  1) 不允许用户进行对象的拷贝。一般编译器会提供默认拷贝,可将相应的成员函数声明为private并且不予以实现。但这是有个问题,member(成员)函数和friend(友元)函数仍然可以调用。

  2) 在不想实现的函数中不写函数参数的名称。

class HomeForSale{
    public:
        ...
    private:
        HomeForSale(const HomeForSale&);
        HomeForSale& operator=(const HomeForSale&);
};

  3) 将错误移至编译期,更早地发现错误往往更好。定义一个Uncopyable的基类,其它类继承该类,当执行拷贝时,要调用基类拷贝构造函数,就会出现问题。

class Uncopyable{
    protected:
        Uncopyable();
        ~Uncopyable();
    private:
        Uncopyable(const Uncopyable&);
        Uncopyable& operator=(const Uncopyable&);
};

7. 为多态基类声明virtual析构函数

  1) polymorphic(带多态性质的)base classes 应该声明一个virtual析构函数。这样,每个派生类都要实现析构函数,防止指向derived classes的对象没有析构函数。

  2) 如果class带有任何virtual函数,它就应该拥有一个virtual析构函数。

  3) 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性,就不该声明virtual析构函数。

  4) 含有纯虚函数的类是抽象类。

class AWOV{
    public:
        virtual ~AWOV() = 0;   //纯虚函数
};

  5) 不是所有类都是被设计作为基类来使用的。如string类和STL容器类,所以这些类不需要声明为virtual。

8. 别让异常逃离析构函数

  1) 析构函数绝对不要吐出异常。如果析构函数调用的函数可能抛出异常,析构函数应该捕捉异常,然后吞下它们或结束程序。

class DBConnection{
    public:
        static DBConnection create();
        void close();
};

class DBManager{
    public:
        ~DBManager(){
            db.close();  //析构函数关闭数据库连接
        }

    private:
        DBConnection db;
};

//调用析构函数时可能会发生异常
DBManager dbM(DBConnection::create());

  上面的代码为了帮助忘记关闭数据库连接的客户关闭连接,在析构函数中调用了close函数,但这个函数可能出现异常,这种必须调用可能产生异常的函数时,需要进行异常捕获。如下:

DBManager::~DBManager(){
    try { db.close(); }
    catch(...){
        //可以记录错误后退出程序
        std::abort();
    }
}

  2) 上面这个问题还不是完善的方案,即使析构函数捕获到异常,客户也无法处理异常,客户需要对某个函数运行期间抛出的异常进行反应,那么class应该提供一个普通函数来执行该操作。

class DBManager(){
    public:
        void close(){
            db.close();
            closed = true;
        }
        ~DBManager(){
            if (!closed){
                try { db.close(); }
                catch(...) {
                    //错误日志...
                }
            }
        }
    private:
        bool closed;
        DBConnection db;
};

  这里面加了一个close函数,客户可以自己调用close函数,当发生异常时,进行异常处理。如果客户没有调用close函数,则可以在析构函数中自动调用。所以,在写程序时,一定要将会发生异常的函数作为一个普通函数,这样可以提供更多的选择。