1.C
2.面向对象的C++
3.C++模板
4.STL
1.对于单纯常量,最好以const对象或enum替换#define。
const相比于define的好处:
define直接常量替换,出现编译错误不易定位(不知道常量是哪个变量)
define没有作用域,const有作用域提供了封装性
const可以明确指定类型,而宏定义没有数据类型。
2.对于形似函数的宏,最好改用inline函数替换#define。
eg:
//define误用举例
#define MAX(a, b) a > b ? a : b
int a = 5, b = 0;
MAX(++a, b) //a++调用2次
MAX(++a, b+10) //a++调用一次
建议的做法:
template
inline void callWithMax(const T&a,const T& b)
{
f(a>b?a:b);
}
1.如果关键字const出现在星号左边,表示被指物是常量;如果出现在星号右边,表示指针自身是常量;如果出现在星号两边,表示被指物和指针两者都是常量。
2.const最具威力的用法是面对函数声明的应用。在一个函数声明式内,const可以和函数返回值、个参数、函数自身(如果是成员函数)产生关联。
(1)令函数返回一个常量指针,往往可以降低因客户错误而造成的意外。
eg:
class Rational{};
const Ration operator* (const Rational& lhs,const Rational& rhs);
如果这样声明了返回值,那么下面的无意识型错误就可以避免:
Rational a,b,c;
(a*b)=c;
(2)const参数
可以避免想要输入"=="却意外输入"="的错误。
(3)const 成员函数
const成员函数的目的是确认该函数可以用到const对象上。const成员函数使得1、class接口更加容易理解,确认哪些接口可以修改class成员。2、使操作const对象成为可能。
关于第2点,是因为const对象只能调用const成员函数;但是非const对象既可以调用普通成员函数,也可以调用const成员函数。这是因为this指针可以转换为const this,但是const this不能转换为非const this。
一个函数是不是const是可以被重载的。
常量成员函数声明:如:int get() const;
规则:
1.常量成员函数不修改对象。
2.常量成员函数在定义和声明中都应加const限定
3.非常量成员函数不能被常量成员函数调用,但构造函数和析构函数除外。
4.常量(const对象)对象只能调用常量成员函数。(const对象的数据成员在对象寿命周期内不能改变,因此其只能调用常量成员函数)。
意义:
1.使成员函数的意义更加清楚,将成员函数分修改对象和不修改对象两类。
2.增加程序的健壮性,常量成员函数企图修改数据成员或调用非常量成员函数,编译器会指出错误。
原因:
对于X类型的非常量成员函数而言,其this指针的类型是 X * const,该指针自身是常量;但是对于X类型的常量成员函数而言,其this指针的类型是const X * const,是一个常量指针。
(4)在const和非const成员函数中避免代码复制
在一些类中,const成员函数和non-const成员函数功能类似,在这两个函数中都要执行相同的代码,比如一些检查等。
class CTextBlock{
public:
const char& operator[](std::size_t position)const
{
prepare();//准备
return pText[position];
}
char& operator[](std::size_t position)
{
prepare();//准备
return pText[position];
}
void prepare()const;//一些准备动作
char * pText;
int length;
};
这样看起来比较臃肿,可以是用来类型转换,把non-const转换为const,再转换其返回值类型
class CTextBlock{
public:
const char& operator[](std::size_t position)const
{
prepare();//准备
return pText[position];
}
char& operator[](std::size_t position)
{
return const_cast(static_cast(*this)[position]);
}
void prepare()const;//一些准备动作
char * pText;
int length;
};
1.永远在适用对象之前先将它初始化。对于无任何成员的内置类型,必须手工完成。比如int x=0;对于内置类型以外的任何其他东西,初始化责任落在构造函数身上。规则很简单,确保每一个构造函数都将对象的每一个成员初始化。
2.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,因为这对于自定义类型的数据成员,会导致先调用相应的默认构造函数设初值,然后立刻再对它们赋新值,效率不高。而且初值列出的成员变量,其排列次序应该和它们在class中的声明次序相同。
3.为免除“跨编译单元之初始化次序”问题,以local static(局部静态对象)替换non-local static对象。
局部静态对象(local static object)在程序的执行路径第一次经过对象定义语句是初始化,并且直到程序终止才被销毁,在此期间及时对象所在的函数结束执行也不会对它有影响。
1.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,所有这些函数都是public且inline。
2.编译器在下列情况下会拒绝为class产生默认operator=
(1)内含reference成员和const成员
(2)如果某个base classes将copy assignment操作符声明为private,编译器将拒绝为其derived classes生出一个copy assignment操作符。毕竟编译期为derived classes所生的copy assignment操作符想象中可以处理base class成分,但他们当然无法调用derived class无权调用的成员函数。
方法(1):最好的
myClass()=delete;//表示删除默认构造函数
myClass(const myClass&)=delete;//表示删除默认拷贝构造函数,即不能进行默认拷贝
myClass & operatir=(const myClass&)=delete;//表示删除默认拷贝构造函数,即不能进行默认拷贝
方法(2):可将相应的成员函数声明为private并且不予实现
class HomeForSale{
private:
HomeForSale(const HomeForSale&);//只有声明
HomeForSale& operator=(const HomeForSale&);
};
方法(3):专门为了阻止copying动作而设计的base class内。
class Uncopyable {
protected:
Uncopyable() {} //允许派生类对象构造和析构
~Uncopyable() {}
private:
Uncopyable(const Uncopyable&); //私有的,阻止派生类对象copying
Uncopyable& operator=(const Uncopyable);
};
class HomeForSale :private Uncopyable {
...
};
只要任何人-甚至是member函数或friend函数-尝试拷贝HomeForSale对象,编译期便试着生成一个copy构造函数和一个copy assignment操作符,这些函数的”编译器生成版“会尝试调用其base class的对应兄弟,那些调用会被编译器拒绝,因为其base class的拷贝函数是prrivate。
1.带多态性质的base classes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。
2.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。因为要想实现出virtual函数,会有vptr和vpbl的引入,白白浪费空间。许多人的心得是:只有当class内含至少一个virtual函数,才为它声明virtual析构函数。
1.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,析构函数应该能捕捉任何异常,然后吞下它们(不传播)或结束进程。因为如果未进行处理,异常就会离开这个析构函数,抛出了难以驾驭的麻烦。
2.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(而非在析构函数中)执行该操作。
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。
1.令赋值操作符返回一个reference to *this。这样能够实现连锁赋值,就像内置类型一样,x=y=z=15;
1.确保当对象自我赋值时operator=有良好行为。其中技术包括“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。
Widget& Widget::operator=(const Widget& rhs)
{
if (this == &rhs)
return *this;
delete pb;
pb = new Bitmap(*rhs.pb);
return *this;
}
1.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“。
PriorityCustomer::PriorityCustomer(const PriorityCustomer& rhs)
Customer(rhs), //调用base class的copy构造函数
priority(rhs.priority)
{
logCall("PriorityCustomer copy constructor ");
}
PriorityCustomer& PriorityCustomer::operator=(const PriorityCustomer& rhs)
{
logCall("PriorityCustomer copy assignment operator");
Customer::operator=(rhs); //对base class成分进行赋值动作
priority = rhs.priority;
return *this;
}
2.不要尝试以某个copying函数实现另一个copying函数。如果你发现你的copy构造函数和copy assignment操作符有相近的代码,消除重复代码的做法是,建立一个新的成员函数给两者调用。这样的函数往往是private而且常被命名为init。这个策略可以安全消除copy构造函数和copy assignment操作符之间的代码重复。
1.为防止资源泄露,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
把资源放进对象内,我们便可倚赖C++的“析构函数自动调用机制”确保资源被释放。
什么是RAII?
RAII是Resource Acquisition Is Initialization的简称,是C++语言的一种管理资源、避免泄漏的惯用法。利用的就是C++构造的对象最终会被销毁的原则。RAII的做法是使用一个对象,在其构造时获取对应的资源,在对象生命期内控制对资源的访问,使之始终保持有效,最后在对象析构的时候,释放构造时获取的资源。
2.两个常被使用的RAII classes分别是trl::shared::ptr和auto_ptr。前者通常是较佳的选择,因为其copy行为比较直观。若选择auto_ptr,复制动作会使它(被复制物)指向null。
auto_ptrs的性质:通过copy构造函数或copy assignment操作符复制它们,它们会变为null,而复制所得的指针将取得资源的唯一拥有权。
//pInv1指向createInvestment返回物
std::auto_ptr pInv1(createInvestment());
//现在pInv2指向对象,pInv1被设为null
std::auto_ptr pInv2(pInv1);
//现在pInv1指向对象,pInv2被设为null
pInv1 = pInv2;
这一诡异的复制行为,附加上其底层条件:”受auto_ptrs管理的资源必须绝对没有一个以上的auto_ptr同时指向它“,意味auto_ptrs并非管理动态分配资源的好方法。
3.auto_ptr和trl::shared_ptr两者都是在其析构函数内做delete而不是delete[]动作。那意味着在动态分配而得的array身上使用auto_ptr或trl::shared_ptr是个馊主意。
std::auto_ptraps(new std::string[10]); //delete的时候并不是按照你所预期的方式
std::trl::shared_ptr spi(new int[1024]); //同上
1.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。
2.普遍常见的RAII class copying行为是:抑制copying、施行引用计数法。不过其他行为也都有可能被实现。
看一个例子:
#include
using namespace std;
class Lock
{
public:
explicit Lock(int* pm) : m_p(pm)
{
lock(m_p);
}
~Lock()
{
unlock(m_p);
}
private:
int *m_p;
void lock(int* pm)
{
cout << "Address = " << pm << " is locked" << endl;
}
void unlock(int *pm)
{
cout << "Address = " << pm << " is unlocked" << endl;
}
};
int main()
{
int m = 5;
Lock m1(&m);
return 0;
}
这符合预期,当m1获得资源的时候,将之锁住,而m1生命周期结束后,也将资源的锁释放。
注意到Lock类中有一个指针成员,那么如果使用默认的析构函数、拷贝构造函数和赋值运算符,很可能会有严重的bug。
我们不妨在main函数中添加一句话,如下:
int main()
{
int m = 5;
Lock m1(&m);
Lock m2(m1);
}
可见,锁被释放了两次,这就出问题了。原因是析构函数被调用了两次,在main()函数中生成了两个Lock对象,分别是m1和m2,Lock m2(m1)这句话使得m2.m_p = m1.m_p,这样这两个指针就指向了同一块资源。根据后生成的对象先析构的原则,所以m2先被析构,调用他的析构函数,释放资源锁,但释放的消息并没有通知到m1,所以m1在随后析构函数中,也会释放资源锁。
如果这里的释放不是简单的一句输出,而是真的对内存进行操作的话,程序就会崩溃。
归根到底,是程序使用了默认了拷贝构造函数造成的(当然,如果使用赋值运算的话,也会出现相同的bug),那么解决方案就是围绕如何正确摆平这个拷贝构造函数(和赋值运算符)。
第一个方法,禁止复制。利用条款6的方法(3)
class Lock:private Uncopyable{ //禁止复制,见条款6
...
}
第二个方法,就是使用shared_ptr来进行资源管理(见前一个条款),但还有一个问题,我想在生命周期结束后调用Unlock的方法,其实shared_ptr里面的删除器可以帮到我们。
class Lock
{
public:
explicit Lock(int *pm): m_p(pm, unlock){…}
private:
shared_ptr m_p;
}
所谓的“删除器”,那是一个函数或函数对象,当引用计数为0便被调用(此机能并不存在于auto_ptr-它总是将指针删除)。
1.资源管理类很棒。但是有些APIs直接指涉资源,所以需要绕过资源管理对象直接访问原始资源。
2.为了能操纵原始资源,我们要怎么做?
还好,shared_ptr和auto_ptr都提供一个get函数,用于执行这样的显示转换。这时如果在调用API时,如下:
shared_ptr pInv(createInvestment());
int daysHeld(const Investment* pi);
int days = daysHeld(pInv);//错误,daysHeld需要的是Investment*指针,传递的却是个类型为shared_ptr的对象
int days = daysHeld(pInv.get());//将pInv内的原始指针传给daysHeld
就像所有只能指针一样,shared_ptr和auto_ptr也重载了指针取值操作符(operator->和operator*),它们允许隐式转换至底部原始指针:
class Investment {
public:
bool isTaxFree()const;
};
Investment* createInvestment();
shared_ptr pi1(createInvestment());
bool taxablel = !(pi1->ixTaxFree());
auto_ptr pi2(createInvestment());
bool taxable2 = !((*pi2).ixTaxFree());
//类同auto_ptr
但是有时候还是必须取得RAII对象内的原始资源,可以在RAII class中提供隐式转换函数或者显式转换函数。
显示转换函数:
FontHandle getFont();
class Font() {
public:
//将RAII类对象显示转换为原始指针
FontHandle get() const { return f; }
private:
FontHandle f;
}
不幸的是这使得客户每当想要使用API时就会调用get
//假设是个C API,需要通过原始资源调用
void changeFontSize(FontHandle f, int newSize);
Font f(getFont());
int newFontSize;
changeFontSize(f.get(), newFontSize);
另一个办法是Font提供隐式转换函数,转型为FontHandle:
class Font() {
public:
//将RAII类对象隐式转换为原始指针
operator FontHandle () const { return f; }
private:
FontHandle f;
}
这使得客户调用C API是较容易:
Font f(getFont());
int newFontSize;
changeFontSize(f, newFontSize);
但是隐式转换会增加错误发生机会
Font f1(getFont());
//原意是要拷贝一个Font对象,却反而将f1隐式转换为其底部的FontHandle然后才复制它
FontHandle f2 = f1;
3.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“的方法。
4.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。
1.当使用new(即用new动态创建一个对象),有两步。第一步,开辟内存(通过operator new,参考条款49、条款51)。第二步,针对此内存会有一个(或更多)构造函数被调用。同样使用delete时也有两步,针对此内存会有一个(或更多)析构函数被调用,然后内存才被释放(通过名为operator delete的函数,见条款51)。
2.如果你在new表达式中使用[],必须在相应的delte表达式中也使用[]。如果你在new表达式中不使用[],一定不要在相应的delete表达式中使用[]。
3.最好不要对数组形式做typedefs动作。这很容易,因为stl中含有string,vector等templates,可将对数组的需求降至几乎为0。
//每个人的地址有4行,每行是一个string
typedef std::string AddressLines[4];
//注意,new AddressLines返回一个string*,就像new string[4]一样
std::string* pal = new AddressLines;
//那么就把必须匹配“数组形式”的delete
delete[]pal;
1.以独立语句将newed对象存储于智能指针内。如果不这么做,一旦异常被抛出,有可能导致难以察觉的资源泄露。
int priority();
int processWidget(shared_ptr pw, int priority);
processWidget(shared_prt pw(new Widget), priority());
以上代码执行三个行为,分别是
1、执行priority()函数
2、执行new Widget
3、执行shared_ptr构造函数
大家知道这三个行为顺序吗?
我想没人敢很自信的说顺序是什么,因为编译器在执行时,对以上三个行为的执行次序是不确定的,唯一确定的次序就是行为2在行为3之前
如果,执行次序是2、1、3.那么当函数priority()调用出现异常,new Widget返回的指针还没来得及放入shared_ptr中。这样会造成内存泄露。
所以,我们在编程的时候,最好将紧密行为单独编写为单一语句。
如下:
std::trl::shared_prt pw(new Widget); //在单独语句内以智能指针存储newed所得对象
processWidget(pw,priority());
1.好的接口很容易被正确使用,不容易被误用。应该在设计的接口中努力达成这些性质。
2.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。
3.阻止误用的办法包括消除客户的资源管理责任。
4.shared_ptr支持定制型删除器。这可防范DLL问题(对象在动态连接程序库中被new创建,却在另一个DLL内被delete销毁),可被用来自动解除互斥锁(条款14).
1.尽量以pass-by-reference-to-const替换pass-by-value。前者通常效率比较高效(因为后者会调用拷贝构造函数和析构函数)并可避免切割问题。
切割问题:
class Window {
public:
string name() const;
virtual void display() const;
};
class WindowWithScrollBars :public Window {
virtual void display() const;
};
void printNameAndDisplay(Window w)
{
cout << w.name();
w.display();
}
WindowWithScrollBars wwsb;
printNameAndDisplay(wwsb);
上述的函数调用中,参数w会被构造成为一个Window对象;它是passed by value,造成wwsb之所以是个WindowWithScrollBars对象的所有特化消息都会被切除。在printNameAndDisplay函数内不论传递过来的对象原本是什么类型,参数w就像一个Window对象(因为其类型是Window)。因此在printNameAndDisplay内调用display调用的总是Window::display,绝不会是WindowWithScrollBars::display。
解决上述问题的办法是以by reference-to-const的方式传递w
void printNameAndDisplay(const Window& w)
{
cout << w.name();
w.display();
}
现在就可以调用WindowWithScrollBars::display。
2.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。
这一条款再看一遍书,一定要注意,这里是说不要返回对象的reference,而不是说成员变量。
1.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(因为delete可能会遗忘),或返回pointer或refeerence指向一个local static对象而可能同时需要多个这样的对象。
2.一个必须返回新对象的函数的正确写法是:让那个函数返回一个新对象
inline const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
return Rational(lhs.n * rhs.n, lhs.d * rhs.d);
}
1.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作者以充分的弹性。
如果成员变量不是public,客户唯一能够访问对象的办法就是通过成员函数。
封装的重要性毋庸置疑,如果你对客户隐藏成员变量(也就是封装它们),你可以确保class的约束条件总是会获得维护,因为只有成员函数可以影响它们。更进一步地说,你保留了日后变更实现的权利,如果你不隐藏它们,你很快会发现即使拥有class原始码,改变任何public事物的能力还是极端受到约束,因为那会破坏太多客户码。public意味不封装,而几乎可以说,不封装意味不可改变,特别是对被广泛使用的classes而言。被广泛使用的classes是最需要封装的一个族群,因为他们最能够从“改变采用一个较佳实现版本”中获益。protected成员变量的论点十分类似。实际上它和public成员变量的论点相同。
假设我们有一个public成员变量,而我们最终取消了它。多少代码可能会被破坏呢,是的所有使用它的客户码都会被破坏,而那时不可知的大量。因此public成员变量完全没有封装性,。假设我们有一个protected成员变量而我们最终取消了它,有多少代码被破坏,是的,所有使用它的derived classes都会被破坏,那往往也是个 不可知的大量。因此,protected成员变量就像public成员变量一样缺乏封装性,因为在这两种情况下,如果成员变量被改变,都会有不可预知的大量代码收到破坏,虽然这个结论有点违反直观,但经验丰富的程序库作者会告诉你,它是真的,一旦你将一个成员变量声明为public或protected而用户开始使用它,就很难改变那个成员变量所涉及的一切。太多代码需要重写、重新测试、重写编写文档、重新编译、。从封装的角度看,其实只有两种访问权限:private(提供封装)和其他(不提供封装)。
2.protected并不比public更具有封装性。
1.封装性更大。non-member,non-friend函数比member函数和friend函数具有更大的封装性,因为它们绝不会访问到class的private成员。所以当class的private成员被更改而其public接口不变时,就会有越少的代码受到影响。
2.non-member函数可允许class相关机能有较大的包裹弹性,从而会有较低的编译相依度。
将non-member函数组合在一个namespace内,但是根据non-member函数的和对应类的相关性不同,而存放在不同的头文件中。要知道,namespace和classes不同,前者可以跨越多个源码文件而后者不能。客户则按照自己的需求不同,来包裹不同的头文件,客户只需要对它们使用的那一小部分系统形成编译相依。
// 头文件webbrowser.h
namespace WebBrowserStuff
{
class WebBrowser(); // 核心功能
void ClearWebBrowser(WebBrowser& w); // non-member non-friend函数
}
// 头文件webbrowserbookmarks.h
namespace WebBrowserStufff
{
…// 与书签相关的函数
}
// 头文件 webbrowsercookies.h
namespace WebBrowserStuff
{
…// 与cookie管理相关的函数
}
不同的WebBrowser处理函数被包裹在相同的命名空间,但是又存放在不同的头文件中,使得用户可以按照自己的需求来选择。
3.宁可拿non-member non-friend函数来替换member函数。这样做可以增加封装性,包裹弹性和机能扩充性。
1.令classes支持隐式类型转换通常是糟糕的注意。但是也有例外,最常见的是建立数值类型时。假设你设计一个class用来表示有理数,允许整数”隐式转换“为有理数似乎颇为合理。
class Rational {
public:
Rational(int numerator = 0, int denominator = 1);//允许int-to-Rational隐式转换
int numerator()const;//分子访问函数
int denominator()const;//分母访问函数
const Rational operator*(const Rational& rhs)const;
};
Rational oneEighth(1, 8);
Rational oneHalf(1, 2);
Rational result1 = oneHalf*oneEighth;//正确
Rational result2 = oneHalf * 2;//正确
Rational result3 = 2 * oneHalf;//错误
倒数第二个正确,相当于result2=oneHalf.operator*(2);此时编译器知道你正在传递一个int,而函数需要的是Rational,所以发生了隐式类型转换。
最后一个错误的原因是:result3=2.operator*(oneHalf);但是int类型并没有这样的函数,所以错误。
那么如何才能正确执行Rational result3 = 2 * oneHalf?让operator*成为一个non-member函数
class Rational {
public:
Rational(int numerator = 0, int denominator = 1);//允许int-to-Rational隐式转换
int numerator()const;//分子访问函数
int denominator()const;//分母访问函数
};
const Rational operator*(const Rational& lhs,const Rational& rhs)
{
return Rational(lhs.numerator()*rhs.numerator(), lhs.denominator()*rhs.denominator());
}
2.如果你需要为某个函数的所有参数(包括被this指针所指的那个隐喻参数)进行类型转换,那么这个函数必须是个non-member。
这个条款需要看书
1.首先,如果swap缺省实现码对你的class或class template提供可接受的效率,你不需要额外做任何事。任何尝试置换(swap)那种对象的人否会取得缺省版本,而那将有良好的运作。
namespace std {
template
void swap(T& a,T& b)
{
T temp(a);
a = b;
b = temp;
}
}
其次,如果swap缺省实现版的效率不足(那几乎总是意味着你的class或template使用了某种pimpl手法,也就是以指针指向一个对象,对象内含真正数据),试着做以下事情:
(1)提供一个public swap成员函数,让它高效地置换你的类型的两个对象值。这个函数不应该抛出异常。
(2)在你的class或template所在的命名空间提供一个non-member swap,并令它调用上述swap成员函数。
(3)如果你正编写一个class(而非class template),为你的class特化std::swap。并令它调用你的swap成员函数。
2.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,因为swap的一个最好应用是帮助classes提供强烈的异常安全性保障。
3.如果你提供了一个member swap,也该提供一个non-member swap用来调用前者。对于classes,也请特化std::swap。
4.为”用户定义类型“进行std templates全特化是好的,但千万不要尝试在std内加入某些对std而言全新的东西。也就是用户可以全特化std内的templates,但不可以添加新的templates(或classes或functions或其他任何东西)到std里面。