Effective C++笔记（更新中...）

Effective C++

55 Specific Ways to Impove Your Programs and Designs

改善程序与设计的55个具体做法

豆瓣读书

目录

• Effective C++
  • 1. Accustoming Yourself to C++ 让自己习惯C++
    • 01: View C++ as a federation of languages
    • 02: Prefer consts, enums and inlines to #defines
    • 03: Use const whenever possible.
    • 04: Make sure that objects are initialized before they’re used
  • 2.Constructors, Destructors, and Assignment Operators 构造/析构/赋值运算
    • 05: Know what functions C++ silently writes and calls

1. Accustoming Yourself to C++ 让自己习惯C++

01: View C++ as a federation of languages

视C++为一个语言联邦

C++最初名称 C with Classes

主要的次语言有四个：

• C：区块、语句、预处理、数据类型、数组、指针
• Object-Oritented C++：对象、封装、继承、多态、动态绑定
• Template C++ ：泛型编程
• STL：容器、迭代器、算法、函数对象

每个次语言有自己的规约

02: Prefer consts, enums and inlines to #defines

尽量以const，enum，inline替换#define

• 以编译器替换预处理器，因为 #define不是语言的一部分，编译器看不到被#define定义的变量，没有进入记号表（symbol table），编译错误时被替换，难以追踪问题

• 指针类型常量，写两次const： const char* const authorName = "Scott Meyers";

  最好使用string类型：const std::string authorName(“Scott Meyers”)

• 类常量，声明时获取初值：static const

• 旧编译器不支持声明获取初值，使用enum： enum {Num = 5};

  enum类似#define，无法获取常量地址，没有分配存储空间

  模板元编程

• template inline函数替换宏，使用宏注意加括号，但仍无法避免MAX(++a, b)形式调用的不确定结果

• #incline需求降低了，但没有完全消除。#ifdef/#ifndef控制编译

03: Use const whenever possible.

尽可能使用const

• const与指针

  • 星号左边，const char* p：被指物是常量(*p)
  • 星号右边，char* const p：指针自身是常量(p)
  • 星号两边，const char* const p：被指物和指针都是常量
  • const Widget* pw 与 Widget const *pw相同

• const与函数

  • 返回值 const
  • const参数：除非需要修改参数
  • const成员函数：不改动对象

• bitwise/phisical constness与logical constness

  class CTextBook {
  public:
      ...
      std::size_t length() const 
      {
          if (!isLengthValid) {
              textLength = std::strlen(pText);  // 错误：在只读结构中不能有赋值操作
              isLengthValid = true;
          }
  
          return textLength;
      }
  private:
      char*       pText;
      std::size_t textLength;
      bool        isLengthValid;
  };
  

  • logical constness实现方式，使用mutable释放掉non-static成员变量的bitwise constness约束：

  class CTextBook {
  public:
      ...
      std::size_t length() const 
      {
          if (!isLengthValid) {
              textLength = std::strlen(pText);
              isLengthValid = true;
          }
  
          return textLength;
      }
  private:
      char*  		  pText;
      mutable std::size_t textLength;
      mutable bool 	  isLengthValid;
  };
  

  • 如果operator[]包含边界检查、访问信息、数据完整性检验，编写const和non-const方法会有大量重复代码

    将相同代码移动到同一个成员函数，多了函数调用和两次return

  • 常量性转移（casting away constness）

    non-const调用const函数

  class TextBook {
  public:
      ...
      char& operator[](std::size_t position) const  // const对象
  	{
  		... // 边界检查
  		... // 访问信息
  		... // 数据完整性检验
  		return text[position];
  	}
  	char operator[](std::size_t position)
  	{
  		return const_cast<char&>(				// 将operator[]返回值的const转除
  			static_cast<const TextBook&>(*this)[position]	// 为*this加上const，调用const函数
  		);
  	}
  private:
      std::string text;
  };
  

  • 不能反向进行，即让const版本函数调用non-const函数。调用const方法必须保证对象的逻辑状态不被修改，non-const有更改的风险

04: Make sure that objects are initialized before they’re used

确定对象被使用前已先被初始化

读取未初始化的值会导致不明确的行为：某些平台可能会让程序终止运行；读入半随机的bits，导致不可预知的程序行为

• 内置类型，定义时手动初始化/读入

  int x = 0;

  const char* text = “A C-style string”;

  double d;

  std::cin >> d;

• 赋值（assignment）与初始化（initialization）

  错误做法，构造函数采用了赋值而非初始化：

  class PhoneNumber { ... };
  class Entry {
  private:
      std::string theName;
      std::string theAddress;
      std::list<PhoneNumber> thePhones;
      int numCount;
  public:
      Entry(const std::string& name, const std::string& address,
          const std::list<PhoneNumber>& phones);
  }
  
  Entry::Entry(const std::string& name, const std::string& address,
          const std::list<PhoneNumber>& phones)
  {
      theName = name;
      theAddress = address;
      thePhones = phones;
      numCount = 0;
  }
  

• C++规定，对象的成员变量的初始化动作发生在进入构造函数本体之前。使用成员初始化列表：

  Entry::Entry(const std::string& name, const std::string& address,
          const std::list<PhoneNumber>& phones)
      :theName(name),
      theAddress(address),
      thePhones(phones),
      numCount(0)
  { }
  

  结果与上面相同，但效率更高

  default构造函数+调用copy赋值操作符 VS 调用一次copy构造函数：

  • 赋值的版本，首先调用默认构造函数，为theName，theAddress，thePhones设初值，然后再赋新的值

  • 初始化列表使用copy构造函数，（参数可为空，调用默认构造函数）

• 成员变量是const或reference，一定要使用初值

• 成员初始化总是以声明次序被初始化，与初始化列表顺序无关

• non-local static对象的初始化顺序，C++无明确定义

  至少两份源码文件，在其中一次引用静态对象，使用前可能未初始化

  解决方法：单例模式

  将每个non-local static对象在专属函数内声明为static，函数返回其引用指向的对象。用户调用函数而不是直接使用对象，转化为local static对象。tfs ==> tfs()

  class FileSystem { ... };
  FileSystem tfs()
  {
  	static FileSystem fs;
  	return fs;
  }
  
  // 客户使用
  class Directory { ... };
  Directory::Directory( params )
  {
  	...
  	std::size_t disks = tfs().numDisks();
  	...
  }
  

  额外问题：非const的静态对象，多线程中的竞争条件（race conditions），即多个线程同时访问相同的共享数据，造成数据的不一致性

2.Constructors, Destructors, and Assignment Operators 构造/析构/赋值运算

05: Know what functions C++ silently writes and calls

了解C++默默编写并调用哪些函数