50个方法提升C++程序设计技巧与代码质量

《Effective C++中文版》是一本深入浅出的C++编程书籍，作者是Scott Meyers，该书被广大程序员视为学习C++的宝典。本书详细介绍了50个具体的方法，这些方法可以帮助开发者提升他们的程序设计水平。通过阅读这本书，读者能够学习到如何更有效地使用C++进行编程，掌握那些能够显著改善程序效率和设计质量的实用技巧。 ### 知识点详细说明： 1. **条款1：视C++为一个语言联邦** - C++不仅是一个单一的语言，它实际上是一个由四个次语言组成的语言联邦：C、Object-Oriented C++、Template C++以及STL。要精通C++，需要对这四个子语言都有足够的认识。 2. **条款2：尽量以const、enum、inline替换#define** - 预处理器指令#define并不具备类型安全性，而const、enum、inline则能在编译期间提供类型检查。此外，const成员函数在编译时可被内联，提高效率。 3. **条款3：尽可能使用const** - const可以用于修饰变量、指针及成员函数，它能够让编译器执行额外的类型检查，有助于捕捉错误。 4. **条款4：确定对象被使用前已先被初始化** - 在C++中，忘记初始化对象可能导致未定义行为。正确初始化对象是一种重要的编程习惯。 5. **条款5：了解C++默默编写并调用哪些函数** - 当程序员没有声明构造函数、析构函数、拷贝构造函数和赋值运算符时，编译器会自动生成这些函数。这可能会导致资源泄漏等问题，例如，标准容器的赋值运算符不会自动释放旧内存。 6. **条款6：若不想使用编译器自动生成的函数，就该明确拒绝** - 通过将默认构造函数、拷贝构造函数、赋值运算符声明为private，可以阻止类的对象的拷贝和赋值操作。 7. **条款7：为多态基类声明virtual析构函数** - 当使用基类指针指向派生类对象并删除该指针时，如果没有virtual析构函数，派生类的析构函数不会被调用，从而可能导致资源泄漏。 8. **条款8：别让异常逃离析构函数** - 在析构函数中抛出异常是一个危险的做法，因为此时的对象已经被部分销毁。如果析构函数抛出异常且没有被处理，程序将会非正常终止。 9. **条款9：绝不在构造和析构过程中调用virtual函数** - 在基类构造期间，派生类的成员变量尚未初始化，此时调用virtual函数将不会取得预期效果，从而导致未定义行为。 10. **条款10：令operator=返回一个reference to *this** - 这样的实现可以让用户能够连续进行赋值操作，即支持链式赋值，如a = b = c。 11. **条款11：在operator=中处理自我赋值** - 在赋值操作中应当处理自我赋值的情况，以避免资源的错误释放或访问无效对象。 12. **条款12：复制对象时勿忘其每一个成分** - 在编写拷贝构造函数和赋值运算符时，需要确保对象的每一个成分都被拷贝，包括所有成员变量以及由对象内嵌的对象。 13. **条款13：以对象管理资源** - 使用对象来管理资源的方式，例如智能指针，可以自动释放资源，这样可以避免资源泄露问题。 14. **条款14：在资源管理类中小心copying行为** - 在设计资源管理类时，拷贝构造函数和赋值运算符需要小心实现。通常有四种策略：禁止拷贝、引用计数、深度拷贝和转移资源所有权。 15. **条款15：在资源管理类中提供对原始资源的访问** - 尽管资源管理类隐藏了资源的管理细节，但有时也需要允许用户获取资源的原始指针或句柄。 16. **条款16：成对使用new和delete时要采取相同形式** - 如果在new表达式中使用了括号或花括号来初始化对象，则应当使用相同方式的delete来释放对象，以避免潜在的内存管理问题。 17. **条款17：以独立语句将newed对象置入智能指针** - 这样做是为了避免发生异常时资源无法正确释放的问题。 18. **条款18：让接口容易被正确使用，不易被误用** - 良好的接口设计是让使用者不需要深入了解细节就能正确使用，同时减少误用的机会。 19. **条款19：设计class犹如设计type** - 设计类需要考虑如何与用户沟通，以及如何与系统中的其他部分协同工作，就像设计一种新的数据类型一样。 20. **条款20：宁以pass-by-reference-to-const替换pass-by-value** - 通过引用传递可以避免不必要的对象拷贝，减少开销。 21. **条款21：必须返回对象时，别妄想返回其reference** - 如果函数必须返回一个对象，那么不应该返回引用。因为返回引用可能导致返回一个局部临时对象的引用，从而造成悬挂引用的问题。 22. **条款22：将成员变量声明为private** - 私有化成员变量可以增强封装性，使得数据不会被外部直接访问和修改，同时提供访问函数可以实施更多的控制。 23. **条款23：宁以non-member、non-friend替换member函数** - 通过增加non-member non-friend函数而不是增加成员函数，可以增强封装性并降低类之间的耦合度。 24. **条款24：若所有参数皆需类型转换，请为此采用non-member函数** - 当需要对某个类的两个对象进行操作时，如果操作需要类型转换，那么应该定义为非成员函数。 25. **条款25：考虑写出一个不抛异常的swap函数** - 标准库的swap算法在面对异常安全性时可能不是最优选择，自定义swap函数可以优化性能并处理异常。 26. **条款26：尽可能延后变量定义式的出现时间** - 将变量的定义尽可能地延后到需要使用它的语句附近，可以避免不必要的构造和析构操作，从而减少程序的执行开销。 27. **条款27：尽量少做转型动作** - 过度使用转型可能隐藏程序设计问题，增加出错的可能性。应当尽量避免，并寻找替代方案。 28. **条款28：避免返回handles指向对象内部成分** - 返回指向对象内部的指针或引用可能会让对象内部状态发生变化，从而破坏封装性，应当尽量避免。 29. **条款29：为“异常安全”而努力是值得的** - 异常安全的代码即使发生异常也能保持状态的一致性。编写异常安全代码是提高程序健壮性的重要手段。 30. **条款30：透彻理解inlining的里里外外** - 内联函数可以减少函数调用的开销，但是过度使用内联可能导致代码膨胀，增加编译时间，应适当使用。 31. **条款31：将文件间的编译依存关系降至最低** - 通过使用前向声明和Pimpl惯用法可以减少头文件之间的依赖关系，提高编译效率。 32. **条款32：确定你的public继承塑模出is-a关系** - public继承应当确保基类和派生类之间的is-a关系，即派生类的对象可以被当作基类的对象来使用。 33. **条款33：避免遮掩继承而来的名称** - 在派生类中遮掩继承而来的名称可能会导致意外的编程错误，应当尽量避免。 34. **条款34：区分接口继承和实现继承** - 接口继承指的是纯虚函数，它定义了派生类必须实现的接口；实现继承指的是非纯虚函数，它提供了一定程度的默认实现。 35. **条款35：考虑virtual函数以外的其他选择** - 当virtual函数不合适时，可以考虑使用函数指针、函数对象或Strategy设计模式等其他方法来实现多态性。 36. **条款36：绝不重新定义继承而来的non-virtual函数** - 如果基类中的函数不是virtual的，那么派生类中不应重新定义该函数，因为这会打破Liskov替换原则。 37. **条款37：绝不重新定义继承而来的缺省参数值** - 由于缺省参数是在编译时确定的，而虚函数是在运行时动态绑定的，因此派生类不应重新定义继承而来的缺省参数值。 38. **条款38：通过复合塑模出has-a或“根据某物实现出”** - 复合（containment）关系用于表示has-a或“根据某物实现出”的关系，它是一种比public继承更简单的代码重用方式。 39. **条款39：明智而审慎地使用private继承** - Private继承是一个实现细节，并不表示is-a关系。在某些特定情况下，例如空间优化时，可以使用private继承。 40. **条款40：明智而审慎地使用多重继承** - 多重继承本身不会带来问题，但需要明智地使用。为避免菱形继承问题，可以使用虚继承。 41. **条款41：了解隐式接口和编译器多态** - 隐式接口是指类型不必有显式声明的接口，编译器会根据其提供的成员函数和行为来判断其类型。编译器多态是指编译器会根据参数类型来决议调用哪个函数版本。 42. **条款42：了解typename的双重意义** - 在template类中，typename可以用来声明依赖型名称为类型，也可以用来区分类型和变量。 43. **条款43：学习处理模板化基类内的名称** - 在模板化基类中，派生类有时需要引用基类的成员，这需要了解如何正确使用typename和this->来区分。 44. **条款44：将与参数无关的代码抽离templates** - 通过模板的分离编译技术，可以将与参数无关的代码从模板中抽离出来，减少代码重复和编译时间。 45. **条款45：运用成员函数模板接受所有兼容类型** - 使用成员函数模板可以接受所有兼容类型的对象，从而提供更灵活的接口。 46. **条款46：需要类型转换时请为模板定义非成员函数** - 当需要对模板类进行类型转换时，应该定义non-member函数以支持隐式类型转换。 47. **条款47：请使用trait classes表现类型信息** - traits类是一种用于表现类型信息的设计技术，它能够帮助程序员获取编译时的类型信息。 48. **条款48：认识template元编程** - Template元编程是一种利用模板产生编译时计算的技术，它能执行复杂的编译时计算。 49. **条款49：了解new_handler的行为** - 当operator new无法满足内存分配请求时，会调用一个客户指定的new_handler函数。程序员需要了解这一行为，以便合理处理内存分配失败的情况。 50. **条款50：了解分配器的约定和限制** - 分配器（allocators）是在STL中负责对象的分配和释放的对象。程序员需要理解其约定和限制，以便正确使用。 总结来说，Scott Meyers在《Effective C++中文版》中系统地整理了C++编程中50个实用的编程技巧，从语言特性到程序设计的高级议题都有涉及，为C++程序员提供了一套全面的编程实践准则。无论是对于初学者还是有经验的开发者，这本书都能提供很多宝贵的指导和启发。