让你的代码变的更加强大

http://blog.csdn.net/xxxluozhen/article/details/6611663

http://www.codeproject.com/KB/exception/MakingYourCodeRobust.aspx

 Making your C++ code robust

• Introduction

       在实际的项目中,当项目的代码量不断增加的时候，你会发现越来越难管理和跟踪其各个组件，如其不善，很容易就引入BUG。因此、我们应该掌握一些能让我们程序更加健壮的方法。

       这篇文章提出了一些建议，能有引导我们写出更加强壮的代码，以避免产生灾难性的错误。即使、因为其复杂性和项目团队结构，你的程序目前不遵循任何编码规则，按照下面列出的简单的规则可以帮助您避免大多数的崩溃情况。

• Background

        先来介绍下作者开发一些软件(CrashRpt),你可以http://code.google.com/p/crashrpt/网站上下载源代码。CrashRpt 顾名思义软件崩溃记录软件（库），它能够自动提交你电脑上安装的软件错误记录。它通过以太网直接将这些错误记录发送给你，这样方便你跟踪软件问题，并及时修改，使得用户感觉到每次发布的软件都有很大的提高，这样他们自然很高兴。

图 1、CrashRpt 库检测到错误弹出的对话框

       在分析接收的错误记录的时候,我们发现采用下文介绍的方法能够避免大部分程序崩溃的错误。例如、局部变量未初始化导致数组访问越界，指针使用前未进行检测（NULL）导致访问访问非法区域等。

      我已经总结了几条代码设计的方法和规则，在下文一一列出，希望能够帮助你避免犯一些错误，使得你的程序更加健壮。

• Initializing Local Variables 

     使用未初始化的局部变量是引起程序崩溃的一个比较普遍的原因，例如、来看下面这段程序片段：

// Define local variables
BOOL bExitResult; // This will be TRUE if the function exits successfully
FILE* f; // Handle to file
TCHAR szBuffer[_MAX_PATH];   // String buffer

// Do something with variables above...

     上面的这段代码存在着一个潜在的错误，因为没有一个局部变量初始化了。当你的代码运行的时候，这些变量将被默认负一些错误的数值。例如bExitResult 数值将被负为-135913245 ，szBuffer 必须以“\0”结尾,结果不会。因此、局部变量初始化时非常重要的，如下正确代码：

// Define local variables

// Initialize function exit code with FALSE to indicate failure assumption
BOOL bExitResult = FALSE; // This will be TRUE if the function exits successfully
// Initialize file handle with NULL
FILE* f = NULL; // Handle to file
// Initialize string buffer with empty string
TCHAR szBuffer[_MAX_PATH] = _T("");   // String buffer
// Do something with variables above...

    注意：有人说变量初始化会引起程序效率降低，是的，确实如此，如果你确实非常在乎程序的执行效率，去除局部变量初始化，你得想好其后果。

• Initializing WinAPI Structures

       许多Windows API都接受或则返回一些结构体参数，结构体如果没有正确的初始化，也很有可能引起程序崩溃。大家可能会想起用ZeroMemory宏或者memset()函数去用0填充这个结构体(对结构体对应的元素设置默认值)。但是大部分Windows API 结构体都必须有一个cbSIze参数,这个参数必须设置为这个结构体的大小。

       看看下面代码，如何初始化Windows API结构体参数:

NOTIFYICONDATA nf; // WinAPI structure
memset(&nf,0,sizeof(NOTIFYICONDATA)); // Zero memory
nf.cbSize = sizeof(NOTIFYICONDATA); // Set structure size!
// Initialize other structure members
nf.hWnd = hWndParent;
nf.uID = 0;
nf.uFlags = NIF_ICON | NIF_TIP;
nf.hIcon = ::LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
_tcscpy_s(nf.szTip, 128, _T("Popup Tip Text"));

// Add a tray icon
Shell_NotifyIcon(NIM_ADD, &nf);

      注意:千万不要用ZeroMemory和memset去初始化那些包括结构体对象的结构体,这样很容易破坏其内部结构体,从而导致程序崩溃.

// Declare a C++ structure
struct ItemInfo
{
  std::string sItemName; // The structure has std::string object inside
  int nItemValue;
};

// Init the structure
ItemInfo item;
// Do not use memset()! It can corrupt the structure
// memset(&item, 0, sizeof(ItemInfo));
// Instead use the following
item.sItemName = "item1";
item.nItemValue = 0;
   这里最好是用结构体的构造函数对其成员进行初始化.

// Declare a C++ structure
struct ItemInfo
{
  // Use structure constructor to set members with default values
  ItemInfo()
  {
    sItemName = _T("unknown");
    nItemValue = -1;
  }

  std::string sItemName; // The structure has std::string object inside
  int nItemValue;
};
// Init the structure
ItemInfo item;
// Do not use memset()! It can corrupt the structure
// memset(&item, 0, sizeof(ItemInfo));
// Instead use the following
item.sItemName = "item1";
item.nItemValue = 0;

• Validating Function Input 

      在函数设计的时候,对传入的参数进行检测是一直都推荐的。例如、如果你设计的函数是公共API的一部分,它可能被外部客户端调用，这样很难保证客户端传进入的参数就是正确的。

      例如，让我们来看看这个hypotethical DrawVehicle() 函数，它可以根据不同的质量来绘制一辆跑车，这个质量数值（nDrawingQaulity ）是0~100。prcDraw 定义这辆跑车的轮廓区域。

      看看下面代码，注意观察我们是如何在使用函数参数之前进行参数检测：

BOOL DrawVehicle(HWND hWnd, LPRECT prcDraw, int nDrawingQuality)
  {
    // Check that window is valid
    if(!IsWindow(hWnd))
      return FALSE;

    // Check that drawing rect is valid
    if(prcDraw==NULL)
      return FALSE;

    // Check drawing quality is valid
    if(nDrawingQuality<0 || nDrawingQuality>100)
      return FALSE;

    // Now it's safe to draw the vehicle

    // ...

    return TRUE;
  }

• Validating Pointers

       在指针使用之前，不检测是非常普遍的，这个可以说是我们引起软件崩溃最有可能的原因。如果你用一个指针，这个指针刚好是NULL,那么你的程序在运行时,将报出异常。

CVehicle* pVehicle = GetCurrentVehicle();

// Validate pointer
if(pVehicle==NULL)
{
  // Invalid pointer, do not use it!
  return FALSE;
}

• Initializing Function Output

     如果你的函数创建了一个对象，并要将它作为函数的返回参数。那么记得在使用之前把他复制为NULL。如不然，这个函数的调用者将使用这个无效的指针，进而一起程序错误。如下错误代码：

int CreateVehicle(CVehicle** ppVehicle)
  {
    if(CanCreateVehicle())
    {
      *ppVehicle = new CVehicle();
      return 1;
    }

    // If CanCreateVehicle() returns FALSE,
    // the pointer to *ppVehcile would never be set!
    return 0;
  }

      正确的代码如下；

  int CreateVehicle(CVehicle** ppVehicle)
  {
    // First initialize the output parameter with NULL
    *ppVehicle = NULL;

    if(CanCreateVehicle())
    {
      *ppVehicle = new CVehicle();
      return 1;
    }

    return 0;
  }

• Cleaning Up Pointers to Deleted Objects

     在内存释放之后,无比将指针复制为NULL。这样可以确保程序的没有那个地方会再使用无效指针。其实就是，访问一个已经被删除的对象地址，将引起程序异常。如下代码展示如何清除一个指针指向的对象：

// Create object
CVehicle* pVehicle = new CVehicle();
delete pVehicle; // Free pointer
pVehicle = NULL; // Set pointer with NULL

• Cleaning Up Released Handles 

      在释放一个句柄之前，务必将这个句柄复制伪NULL （0或则其他默认值）。这样能够保证程序其他地方不会重复使用无效句柄。看看如下代码，如何清除一个Windows ＡＰＩ的文件句柄：

HANDLE hFile = INVALID_HANDLE_VALUE;

// Open file
hFile = CreateFile(_T("example.dat"), FILE_READ|FILE_WRITE, FILE_OPEN_EXISTING);
if(hFile==INVALID_HANDLE_VALUE)
{
  return FALSE; // Error opening file
}

// Do something with file

// Finally, close the handle
if(hFile!=INVALID_HANDLE_VALUE)
{
  CloseHandle(hFile);   // Close handle to file
  hFile = INVALID_HANDLE_VALUE;   // Clean up handle
}

     下面代码展示如何清除File *句柄：

// First init file handle pointer with NULL
FILE* f = NULL;

// Open handle to file
errno_t err = _tfopen_s(_T("example.dat"), _T("rb"));
if(err!=0 || f==NULL)
  return FALSE; // Error opening file

// Do something with file

// When finished, close the handle
if(f!=NULL) // Check that handle is valid
{
  fclose(f);
  f = NULL; // Clean up pointer to handle
}

• Using delete [] Operator for Arrays 

     如果你分配一个单独的对象，可以直接使用new ，同样你释放单个对象的时候,可以直接使用delete . 然而,申请一个对象数组对象的时候可以使用new,但是释放的时候就不能使用delete ,而必须使用delete[]：

 // Create an array of objects
 CVehicle* paVehicles = new CVehicle[10];
 delete [] paVehicles; // Free pointer to array
 paVehicles = NULL; // Set pointer with NULL
or
 // Create a buffer of bytes
 LPBYTE pBuffer = new BYTE[255];
 delete [] pBuffer; // Free pointer to array
 pBuffer = NULL; // Set pointer with NULL

• Allocating Memory Carefully 

     有时候，程序需要动态分配一段缓冲区，这个缓冲区是在程序运行的时候决定的。例如、你需要读取一个文件的内容，那么你就需要申请该文件大小的缓冲区来保存该文件的内容。在申请这段内存之前，请注意，malloc() or new是不能申请0字节的内存，如不然，将导致malloc() or new函数调用失败。传递错误的参数给malloc() 函数将导致C运行时错误。如下代码展示如何动态申请内存：

// Determine what buffer to allocate.
UINT uBufferSize = GetBufferSize();

LPBYTE* pBuffer = NULL; // Init pointer to buffer

// Allocate a buffer only if buffer size > 0
if(uBufferSize>0)
 pBuffer = new BYTE[uBufferSize];

      为了进一步了解如何正确的分配内存，你可以读下Secure Coding Best Practices for Memory Allocation in C and C++这篇文章。

• Using Asserts Carefully

       Asserts用语调试模式检测先决条件和后置条件。但当我们编译器处于release模式的时候，Asserts在预编阶段被移除。因此，用Asserts是不能够检测我们的程序状态,错误代码如下：

#include <assert.h>

 // This function reads a sports car's model from a file
 CVehicle* ReadVehicleModelFromFile(LPCTSTR szFileName)
 {
   CVehicle* pVehicle = NULL; // Pointer to vehicle object

   // Check preconditions
   assert(szFileName!=NULL); // This will be removed by preprocessor in Release mode!
   assert(_tcslen(szFileName)!=0); // This will be removed in Release mode!

   // Open the file
   FILE* f = _tfopen(szFileName, _T("rt"));

   // Create new CVehicle object
   pVehicle = new CVehicle();

   // Read vehicle model from file

   // Check postcondition
   assert(pVehicle->GetWheelCount()==4); // This will be removed in Release mode!

   // Return pointer to the vehicle object
   return pVehicle;
 }

      看看上述的代码，Asserts能够在debug模式下检测我们的程序,在release 模式下却不能。所以我们还是不得不用if()来这步检测操作。正确的代码如下；

CVehicle* ReadVehicleModelFromFile(LPCTSTR szFileName, )
 {
   CVehicle* pVehicle = NULL; // Pointer to vehicle object

   // Check preconditions
   assert(szFileName!=NULL); // This will be removed by preprocessor in Release mode!
   assert(_tcslen(szFileName)!=0); // This will be removed in Release mode!

   if(szFileName==NULL || _tcslen(szFileName)==0)
     return NULL; // Invalid input parameter

   // Open the file
   FILE* f = _tfopen(szFileName, _T("rt"));

   // Create new CVehicle object
   pVehicle = new CVehicle();

   // Read vehicle model from file

   // Check postcondition
   assert(pVehicle->GetWheelCount()==4); // This will be removed in Release mode!

   if(pVehicle->GetWheelCount()!=4)
   {
     // Oops... an invalid wheel count was encountered!
     delete pVehicle;
     pVehicle = NULL;
   }

   // Return pointer to the vehicle object
   return pVehicle;
 }

• Checking Return Code of a Function 

        断定一个函数执行一定成功是一种常见的错误。当你调用一个函数的时候，建议检查下返回代码和返回参数的值。如下代码持续调用Windows API ,程序是否继续执行下去依赖于该函数的返回结果和返回参数值。

HRESULT hres = E_FAIL;
    IWbemServices *pSvc = NULL;
    IWbemLocator *pLoc = NULL;

    hres =  CoInitializeSecurity(
        NULL,
        -1,                          // COM authentication
        NULL,                        // Authentication services
        NULL,                        // Reserved
        RPC_C_AUTHN_LEVEL_DEFAULT,   // Default authentication
        RPC_C_IMP_LEVEL_IMPERSONATE, // Default Impersonation
        NULL,                        // Authentication info
        EOAC_NONE,                   // Additional capabilities
        NULL                         // Reserved
        );

    if (FAILED(hres))
    {
        // Failed to initialize security
        if(hres!=RPC_E_TOO_LATE)
           return FALSE;
    }

    hres = CoCreateInstance(
        CLSID_WbemLocator,
        0,
        CLSCTX_INPROC_SERVER,
        IID_IWbemLocator, (LPVOID *) &pLoc);
    if (FAILED(hres) || !pLoc)
    {
        // Failed to create IWbemLocator object.
        return FALSE;
    }

    hres = pLoc->ConnectServer(
         _bstr_t(L"ROOT\\CIMV2"), // Object path of WMI namespace
         NULL,                    // User name. NULL = current user
         NULL,                    // User password. NULL = current
         0,                       // Locale. NULL indicates current
         NULL,                    // Security flags.
         0,                       // Authority (e.g. Kerberos)
         0,                       // Context object
         &pSvc                    // pointer to IWbemServices proxy
         );

    if (FAILED(hres) || !pSvc)
    {
        // Couldn't conect server
        if(pLoc) pLoc->Release();
        return FALSE;
    }
    hres = CoSetProxyBlanket(
       pSvc,                        // Indicates the proxy to set
       RPC_C_AUTHN_WINNT,           // RPC_C_AUTHN_xxx
       RPC_C_AUTHZ_NONE,            // RPC_C_AUTHZ_xxx
       NULL,                        // Server principal name
       RPC_C_AUTHN_LEVEL_CALL,      // RPC_C_AUTHN_LEVEL_xxx
       RPC_C_IMP_LEVEL_IMPERSONATE, // RPC_C_IMP_LEVEL_xxx
       NULL,                        // client identity
       EOAC_NONE                    // proxy capabilities
    );
    if (FAILED(hres))
    {
        // Could not set proxy blanket.
        if(pSvc) pSvc->Release();
        if(pLoc) pLoc->Release();
        return FALSE;
    }

• Using Smart Pointers

       如果你经常使用用享对象指针，如COM 接口等，那么建议使用智能指针来处理。智能指针会自动帮助你维护对象引用记数，并且保证你不会访问到被删除的对象。这样，不需要关心和控制接口的生命周期。关于智能指针的进一步知识可以看看Smart Pointers - What, Why, Which? 和 Implementing a Simple Smart Pointer in C++这两篇文章。

       如面是一个展示使用ATL's CComPtr template 智能指针的代码，该部分代码来至于MSDN。

#include <windows.h>
#include <shobjidl.h>
#include <atlbase.h> // Contains the declaration of CComPtr.
int WINAPI wWinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE, PWSTR pCmdLine, int nCmdShow)
{
    HRESULT hr = CoInitializeEx(NULL, COINIT_APARTMENTTHREADED |
        COINIT_DISABLE_OLE1DDE);
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        CComPtr<IFileOpenDialog> pFileOpen;
        // Create the FileOpenDialog object.
        hr = pFileOpen.CoCreateInstance(__uuidof(FileOpenDialog));
        if (SUCCEEDED(hr))
        {
            // Show the Open dialog box.
            hr = pFileOpen->Show(NULL);
            // Get the file name from the dialog box.
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                CComPtr<IShellItem> pItem;
                hr = pFileOpen->GetResult(&pItem);
                if (SUCCEEDED(hr))
                {
                    PWSTR pszFilePath;
                    hr = pItem->GetDisplayName(SIGDN_FILESYSPATH, &pszFilePath);
                    // Display the file name to the user.
                    if (SUCCEEDED(hr))
                    {
                        MessageBox(NULL, pszFilePath, L"File Path", MB_OK);
                        CoTaskMemFree(pszFilePath);
                    }
                }
                // pItem goes out of scope.
            }
            // pFileOpen goes out of scope.
        }
        CoUninitialize();
    }
    return 0;
}

• Using == Operator Carefully

       先来看看如下代码;

CVehicle* pVehicle = GetCurrentVehicle();

// Validate pointer
if(pVehicle==NULL) // Using == operator to compare pointer with NULL
   return FALSE;

// Do something with the pointer
pVehicle->Run();

      上面的代码是正确的,用语指针检测。但是如果不小心用“=”替换了“==”，如下代码；

CVehicle* pVehicle = GetCurrentVehicle();

 // Validate pointer
 if(pVehicle=NULL) // Oops! A mistyping here!
    return FALSE;

 // Do something with the pointer
 pVehicle->Run(); // Crash!!!

        看看上面的代码,这个的一个失误将导致程序崩溃。

       这样的错误是可以避免的，只需要将等号左右两边交换一下就可以了。如果在修改代码的时候，你不小心产生这种失误，这个错误在程序编译的时候将被检测出来。