《Effective C++》笔记

这本书属于“想提高必看之书”，相见恨晚，建议所有C++程序员都看看，没事也可以拿出来翻翻。大家也可以浏览下面的笔记看看是不是所有条款都了解了。

我已经将这个笔记的思维导图和有用的代码片段上传到我的GitHub上了，欢迎大家下载。

让自己习惯C++

• 视C++为一个语言联邦
  • C（C++的基础C语言的部分）
  • Object-Oriented C++（面向对象）
  • Template C++（泛型编程）
  • STL（标准库）
• 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。

尽量以const，enum，inline替换#define

• 对于单纯常量，最好以const对象或enums替换#define。
• 对于形似函数的宏，最好改用inline函数替换#define。

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。

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，而不要在构造函数本体内使用赋值操作。初值列列出的成员变量，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

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。

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。使用想Uncopyable这样的base class也是一种做法。

为多态基类声明virtual析构函数

• 只有当class内含至少一个virtual函数，才为它声明virtual析构函数。
• 为你希望它成为抽象的那个class声明一个pure virtual析构函数，且必须定义。

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，然后吞下它们或者结束程序。
• 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执行该操作。

绝不在构造和析构过程中调用virtual函数

• 因为在base class构造期间，virtual函数不是virtual函数。

令operator=返回一个reference to *this

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。

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。

以对象管理资源

• shared_ptr
• unique_ptr

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。不过其他行为也都可能被实现。

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，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。

成对使用new和delete时要采取相同形式

以独立语句将newed对象置于智能指针

• 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。

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。

设计class犹如设计type

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。
• 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。

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对象而又可能同时需要对个这样的对象（单例除外）。

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、允许约束条件获得保证，并提供class作者以充分的实现弹性。
• protect并不比public更具封装性。

宁以non-member、non-friend替换member函数

• 将所有便利函数放在多个头文件内但隶属同一个命名空间，意味着客户可以轻松扩展这一组便利函数。他们需要做的就是添加更多non-member non-friend函数到此命名空间内。
• 这样做可以增加封装性、包裹弹性和技能扩充性。

若所有参数皆需类型转换，请为此采用non-member函数

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templates），也请特化std::swap。

尽可能延后变量定义式的出现时间

• 你不只应该延后变量的定义，直到非得使用该变量的前一刻为止，甚至应该尝试延后这份定义直到能够给它初值实参为止。

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内。
• 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。

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。

为“异常安全”而努力是值得的

• 异常安全函数即使发生异常也不会泄露资源或允许任何数据结构败坏。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”中最弱者。

透彻了解inlining的里里外外

• 平均而言一个程序往往将80%的执行时间花费在20%的代码上头。作为一个软件开发者，你的目标是找出这可以有效增进程序整体销量的20%代码，然后将它inlining或竭尽所能地将它瘦身。
• 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。
• 不要只是因为function templates出现在头文件，就将它们声明为inline。

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”的一半构想是：相依与声明式，不要相依与定义式。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“的形式存在。这种做法不论是否涉及templates都适用。

确定你的public继承塑模出is-a关系

• “public继承”以为is-a。适用于base classes 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对象也都是一个base class对象。

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声明式或转角函数。

区分接口继承和实现继承

• 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。

考虑virtual函数以外的其他选择

• 使用non-virtual interface（NVI）手法
• 将virtual函数替换为“函数指针成员变量”
• 以tr1::function成员变量替换virtual函数
• 将继承体系内的virtual函数替换为另一个继承体系内的virtual函数

绝不重新定义继承而来的non—virtual函数

绝不重新定义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。

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，复合意味has-a（有一个）。在实现域。复合意味is-implemented-in-terms-of（根据某物实现出）。

明智而审慎地使用private继承

• Private继承意味is-implemented-in-terms of（根据某物实现出）。它通常比复合的级别低。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，这么设计师合理的。
• 和复合不同，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。

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，僵尸最具有实用价值的情况。
• 多重继承的确有正当用途。其中一个情节设计“public继承某个Interface class”和“private继承某个协助实现的class”的两相组合。

了解隐式接口和编译器多态

• 对template参数而言，接口是隐式的，奠基于有效表达式。多态则是通过template据具现化和函数重载解析发生于编译器。

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。

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 template内的成员名称，或藉由一个明白写出的“base class资格修饰符”完成。

将于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代码都以应该与某个造成膨胀的template参数产生相依关系。
• 因费类型模板参数而造成的代码膨胀，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的具现类型共享实现码。

运用成员函数模板接受所有兼容类型

• 请使用member function template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。

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“所有参数之隐身类型转换”时，请将那些函数定义为“class template内部的friend函数”。

请使用trait 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。
• 整合重载技术后，trait classes有可能在编译期对类型执行if...else测试。

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，因而得以实现早起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”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。

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，因为它只适合于内存分配；后继的构造函数调用还是可能抛出异常。

了解new和delete的合理替换时机

• 有许多理由需要写个自定的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。

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0bytes申请。Class专属版本则应该处理“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”。

写了placement new也要写placement delete

• 当你写一个placement operator 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微而时断时续的内存泄露。
• 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。

不要轻忽编译器的警告

让自己熟悉包括TR1在内的标准程序库

让自己熟悉Boost