Effective C++

1. 让自己习惯 C++

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条款 01：视 C++ 为一个语言联邦

• 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。

条款 02：尽量以 const，enum，inline 替换 #define

• 对于单纯常量，最好使用 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“物理上的常量性”（bitwise constness），但你编写程序时应使用“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。

条款 04：确定对象被使用前已先被初始化

• 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（member initialization list），而不要在构造函数本体内使用赋值操作（assignment）。初值列列出的成员函数，其排列次序应该和它们在类中的声明次序相同。
• 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。

2. 构造/析构/赋值运算

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条款 05：了解 C++ 默默编写并调用哪些函数

• 编译器可以暗自为类创建默认构造函数、复制构造函数、复制赋值操作符，以及析构函数。

条款 06：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（暗自）提供的机能，可将相应的成员函数声明为私有并且不予实现。使用像 Uncopyable 这样的基类也是一种做法。

条款 07：为多态基类声明虚析构函数

• 带多态性质的（polymorphic）基类应该声明一个虚析构函数。如果类带有任何虚函数，它就应该拥有一个虚析构函数。
• 一个类的设计目的如果不是作为基类使用，或不是为了具备多态性（polymorphically），就不该声明虚析构函数。

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。如果一个被析构函数调用的函数可能抛出异常，析构函数应该捕获任何异常，然后吞下它们（不传播）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，那么类应该提供一个普通函数（而非在析构函数中）执行该操作。

条款 09：绝不在构造和析构过程中调用虚函数

• 在构造和析构期间不要调用虚函数，因为这类调用从不下降至派生类（比起当前执行构造函数和析构函数的那层）。

条款 10：令 operator= 返回一个 *this 的引用

• 令赋值（assignment）操作符返回一个 *this 的引用，以支持连锁赋值。

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、以及复制并交换。
• 确定任何函数如果操作一个以上的对象，其中多个对象是同一个对象时，其行为依然正确。

条款 12：复制对象时勿忘其每一个成分

• 复制函数应该确保复制“对象内的所有成员变量”以及“所有基类成分”。
• 不要尝试以某个复制函数实现另一个复制函数。应该将共同机能放进第三个函数中，并由两个复制函数共同调用。

3. 资源管理

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条款 13：以对象管理资源

• 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。
• 两个常被使用的 RAII 类分别是 tr1::shared_ptr 和 auto_ptr。前者常是较佳的选择，因为其复制行为比较直观。若选择 auto_ptr，复制动作会使它（被复制物）指向 null。

条款 14：在资源管理类中小心拷贝行为

• 复制 RAII 对象必须一并复制它所管理的资源，所以资源的复制行为决定 RAII 对象的复制行为。
• 普遍而常见的 RAII 类的复制行为是：抑制复制、试行引用计数（reference counting）。不过其他行为也都可能被实现。

条款 15：在资源管理类中提供对原始资源的访问

• API 往往要求访问原始资源（raw resources），所以每一个 RAII 类应该提供一个“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示转换或隐式转换。一般而言显示转换比较安全，但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

• 如果你在 new 表达式中使用 []，必须在相应的 delete 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 []。

条款 17：以独立语句将 newed 对象置入智能指针

• 以独立语句将 new 生成的对象存储于（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

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条款 18：让接口容易被正确使用，不易被误用

• 好的接口很容易被使用，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，以消除客户的资源管理责任。
• tr1::shared_ptr 支持定制型删除器（custom deleter）。这可防范 DLL 问题，可被用来自动解除互斥锁等等。

条款 19：设计类犹如设计类型

• 类的设计就是类型的设计。在定义一个新类型之前，请确保你已经考虑过本条款覆盖的所有讨论主题。

条款 20：宁以传常量引用替换传值

• 尽量以传递常量引用替换传值。前者通常比较高效，并可避免对象切割问题。
• 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，传值往往比较适当。

条款 21：必须返回对象时，别妄想返回其引用

• 绝不要返回指针或引用指向一个 local stack 对象，或返回引用指向一个 heap-allocated 对象，或返回指针或引用指向一个 local static 对象而言有可能同时需要多个这样的对象。条款 4 已经为“在单线程中合理返回一个 local static 对象”提供一份设计实例。

条款 22：将成员变量声明为私有

• 切记将成员变量声明为私有。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，并提供类作者以充分的实现弹性。
• protected 并不比 public 更具封装性。

条款 23：宁以非成员、非友元替换成员函数

• 如果你需要为某个函数的所有参数（包括 this 指针所指的那个隐藏参数）进行类型转换，那么这个函数必须是个非成员函数。

• 宁可拿非成员非友元函数替换成员函数。这样做可以增加封装性、包裹弹性和机能扩充性。

条款 24：若所有参数皆需类型转换，请为此采用非成员函数

• 如果你需要为某个函数的所有参数（包括被 this 指针所指的那个隐藏参数）进行类型转换，那么这个函数必须是个非成员函数。

条款 25：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。
• 如果你提供一个成员函数版 swap，也该提供一个非成员版 swap 用来调用前者。对于类（而非模板），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。

5. 实现

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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，特别是在注重效率的代码中避免 dynamic_cast。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。
• 如果转型是必须的，试着将它隐藏于某个函数背后。客户随时可以调用该函数，而不需要将转型放进他们自己的代码内。
• 宁可使用 C++ 风格（新式）转型，不要使用旧式转型。前者很容易辨别出来，而且也比较有着分门别类的职掌。

条款 28：避免返回指向对象内部成分的句柄

• 避免返回句柄（包括引用、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。

条款 29：为“异常安全”而努力是值得的

• 异常安全函数（Exception-safe functions）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”往往能够以复制并交换实现出来，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”中的最弱者。

条款 30：透彻了解内联的里里外外

• 将大多数内联限制在小型、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。
• 不要只因为函数模板出现在头文件，就将它们声明为内联。

条款 31：将文件的编译依存关系降至最低

• 支持“编译依存性最小化”的一般构想是：相依与声明式，不要相依于定义式。基于此构想的两个手段是句柄类（Handle classes）和接口类（Interface classes）。
• 程序库头文件应该以“完全仅有声明式”的形式存在。这种做法不论是否涉及模板都适用。

6. 继承与面向对象设计

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条款 32：确定你的公有继承塑模出“是一个”关系

• “公有继承”意味着“是一个”。适用于基类身上的每一件事情一定也适用于派生类身上，因为每一个派生类对象也都是一个基类对象。

条款 33：避免遮掩继承而来的名称

• 派生类内的名称会遮掩基类内的名称。在共有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。在共有继承下，派生类总是继承基类的接口。
• 纯虚函数只具体指定接口继承。
• 简朴的非纯虚函数具体指定接口继承及缺省实现继承。
• 非虚函数具体指定接口继承以及强制性实现继承。

条款 35：考虑虚函数以外的其他选择

• 虚函数的替代方案包括 NVI 手法以及策略设计模式的多种形式。NVI 手法自身是一个特殊形式的模板方法设计模式。
• 将机能从成员函数移到类外部函数，带来的一个缺点是，非成员函数无法访问类的非公有成员。
• tr1::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兼容”的所有可调用物。

条款 36：绝不重新定义继承而来的非虚函数

• 绝对不要重新定义继承而来的非虚函数。

条款 37：绝不重新定义继承而来的缺省参数值

• 绝对不要重新定义一个继承而来的缺省参数值，因为缺省参数值都是静态绑定的，而虚函数 – 你唯一应该覆写的东西 – 却是动态绑定的。

条款 38：通过复合塑模出“有一个”或“根据某物实现出”

• 复合的意义与共有继承完全不同。
• 在应用域，复合意味着有一个。在实现域，复合意味着根据某物实现出。

条款 39：明智而审慎地使用私有继承

• 私有继承意味着根据某物实现出。它通常比复合的级别低。但是当派生类需要访问基类的保护成员，或需要重新定义继承而来的虚函数时，这么设计是合理的。
• 和复合不同，私有继承可以造成空基类优化。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，以及对虚继承的需要。
• 虚继承会增加大小、速度、初始化（及赋值）复杂度等等成本。如果虚基类不带任何数据，将是最具实用价值的情况。
• 多重继承的确有正当用途。其中一个情节涉及“共有继承某个接口类”和“私有继承某个协助实现的类”的两相组合。

7. 模板与泛型编程

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条款 41：了解隐式接口和编译期多态
条款 42：了解 typename 的双重意义
条款 43：学习处理模板化基类内的名称
条款 44：将与参数无关的代码抽离模板
条款 45：运用成员函数模板接受所有兼容类型
条款 46：需要类型转换时请为模板定义非成员函数
条款 47：请使用萃取类表现类型信息
条款 48：认识模板元编程

8. 定制 new 和 delete

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条款 49：了解 new-handler 的行为
条款 50：了解 new 和 delete 的合理替换时机
条款 51：编写 new 和 delete 时需固守常规
条款 52：写了原位 new 也要写原位 delete

9. 杂项讨论

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条款 53：不要轻易忽视编译器的警告
条款 54：让自己熟悉包括 TR1 在内的标准程序库
条款 55：让自己熟悉 Boost