《Effective C++ 改善程序与设计的55个具体做法》读书笔记 - 二进制架构

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。

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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