掌握 Effective C++ : 条款01

背景

《Effective C++》 是每个 C++ 程序员都应该读的经典之作，书中涵盖了 C++ 编程中的一系列最佳实践，包括了面向对象设计、模板、STL、异常处理等方面的内容。

由于 C++ 的发展非常迅速，书中的某些内容可能已经过时，但依然是值得好好学习的一本书。通过本书的阅读，读者能够掌握 C++ 编程的精髓，写出高效且健壮的代码。

本系列文章会对书中每项条款进行整理，以便在未来想要回顾某一条款的内容时可以最大限度地节约时间。
条款 01：建议将C++视为一个语言联邦

C++的多种编程范式

概述

C++ 是一个多范式语言，支持面向过程、面向对象、泛型编程等多种编程范式。

面向过程编程

以过程为中心，强调程序的执行过程，使用函数进行模块化设计，侧重于数据的流程化处理。

#include 
void printHelloWorld()
{
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
}
int main()
{
    printHelloWorld();
    return 0;
}

面向对象编程

以对象为中心，强调程序的结构和数据的封装，使用类进行模块化设计，侧重于数据的抽象和封装。

#include 
class HelloWorld
{
public:
    void print()
    {
        std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    }
};
int main()
{
    HelloWorld hw;
    hw.print();
    return 0;
}

泛型编程

以模板为中心，强调程序的通用性和灵活性，使用参数化类型进行模块化设计，侧重于算法的抽象和泛化。

#include 
#include 
template<typename T>
void printVector(const std::vector<T>& vec)
{
    for (const auto& elem : vec)
    {
        std::cout << elem << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}
int main()
{
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    printVector(vec);
    return 0;
}

元编程

以编译时计算为中心，强调程序的元信息的处理和计算，使用模板元编程进行模块化设计，侧重于编译期间的计算和优化。

#include 
#include 

template<typename T>
struct is_pointer : std::false_type {};

template<typename T>
struct is_pointer<T*> : std::true_type {};

int main()
{
    std::cout << std::boolalpha;
    std::cout << is_pointer<int>::value << std::endl; // false
    std::cout << is_pointer<int*>::value << std::endl; // true
    return 0;
}

C++ 的四个次语言

概述

条款 01 建议将C++视为一个语言联邦，在不同的领域中使用不同的"子语言"。

C 语言子集

C++ 支持 C 语言的大部分语法和功能，可以直接使用C语言的代码。

#include 
int main() {
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}

对象基础子集

C++ 支持类、对象、继承等面向对象编程的概念，可以使用C++的面向对象特性进行编程。

#include 

class Person {
public:
    Person(std::string name, int age)
            : name_(name), age_(age) {}

    void say_hello() {
        std::cout << "Hello, I'm " << name_ << ", " << age_ << " years old." << std::endl;
    }

private:
    std::string name_;
    int age_;
};

int main() {
    Person p("John", 25);
    p.say_hello();
    return 0;
}

模板子集

C++ 支持模板编程，可以使用模板实现泛型编程，提高代码的复用性和可扩展性。

#include 
#include 
#include 

template<typename T>
void print_vec(const std::vector<T>& vec) {
    for (const auto& i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}

int main() {
    std::vector<int> v{1, 2, 3, 4, 5};
    print_vec(v);

    std::transform(v.begin(), v.end(), v.begin(), [](int i) { return i * 2; });
    print_vec(v);

    return 0;
}

STL 子集

C++ 标准库中提供了许多高效、通用的数据结构和算法，可以使用 STL 进行编程。

#include 
#include 
#include 

int main() {
    std::vector<int> v{1, 2, 3, 4, 5};

    auto is_even = [](int i) { return i % 2 == 0; };
    std::cout << std::count_if(v.begin(), v.end(), is_even)
              << std::endl;

    return 0;
}

总结

将 C++ 视为一个语言联邦的好处在于，我们可以根据具体的需求和场景，选择最适合的子语言来编写程序。
比如：如果我们需要编写高性能的代码，可以使用 C 语言来实现;如果我们需要使用面向对象的编程方式，可以使用 Object-Oriented C++;如果我们需要实现泛型编程，可以使用 Template C++;如果我们需要使用现成的数据结构和算法，可以使用 STL 等。

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