《Effective C++》

PART0、前言

• TOPIC
  • 運用c++進(jìn)行高效編程
• 收獲
  • 了解c++如何行為
  • 為什么那樣行為
  • 如何運用其行為形成優(yōu)勢

PART1吏颖、導(dǎo)讀

定義式的任務(wù)

• 對象：為此對象撥發(fā)內(nèi)存的地點
• 函數(shù)：提供代碼本體
• 類：列出他們的成員

c++沒有接口的關(guān)鍵字侦高，定義接口就是定義一個全是純虛函數(shù)的類
PS：自定義構(gòu)造函數(shù)后奉呛，編譯器就不會自動構(gòu)造默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)

PART2、讓自己習(xí)慣C++

視c++為一個語言聯(lián)邦

• 聯(lián)邦組成
  • c
  • Object-Oriented C++
  • Templete C++
  • STL
• 內(nèi)置類型值傳遞通常比引用傳遞高效的原因
• 傳遞效率
  • 引用傳遞本質(zhì)傳遞一個指針：不管何種類型指針，默認(rèn)是4字節(jié)
• 執(zhí)行效率
  • 直接尋址&間接尋址

盡量以const咆槽、enum麦射、inline替換#define

• 即“寧以編譯器替換預(yù)處理器”
• 單純常量：以const或enum替換#define
• 形似函數(shù)的宏灯谣，最好改用inline函數(shù)替換#define

盡可能使用const

const語法

• 星號左側(cè)出現(xiàn)const：被指物是常量
  const int *ptr
• 星號右側(cè)出現(xiàn)const：指針本身是常量
  int * const ptr
• 右側(cè)兩式等價
  const int * ptr
  int const * ptr

const成員函數(shù)

• void fun() const;
• 聲明const的理由
  • 讓編譯器知道潜秋，該函數(shù)不改變類成員變量
  • 提高代碼健壯性
• 兩個函數(shù)如果只是常量性不同，可以被重載
  • const char& operator [] (int position) const;
  • char& operator [] (int position);

確定對象被使用前已先被初始化

• c++對對象的初始化反復(fù)無常胎许，不能保證始終初始化
• 策略
  • 內(nèi)置類型：使用對象前手工完成初始化
  • 引用類型：初始化責(zé)任落在構(gòu)造函數(shù)上
    • 構(gòu)造函數(shù)中使用形如：myName = name峻呛，并非初始化，而是賦值
      • 因為調(diào)用帶參構(gòu)造函數(shù)前辜窑，首先調(diào)用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)
    • 正確初始化：使用成員初始化列表的做法

PART3钩述、構(gòu)造、析構(gòu)穆碎、賦值運算

條款05、了解C++默默編寫并調(diào)用哪些函數(shù)

• 如無聲明葡幸，編譯器會為類默默聲明
  • copy構(gòu)造函數(shù)
  • copy assignment 操作符
  • 析構(gòu)函數(shù)

條款06蔑水、若不想使用編譯器自動生成的函數(shù)歇父，就該明確拒絕

• 如何拒絕
  • 主動聲明，且將其聲明為private
  • 為防止友元或成員函數(shù)調(diào)用，故意不實現(xiàn)函數(shù)
  • 使用像Uncopyable這樣的base class

    •   該方式是上述兩點的綜合
      

• 用了上述方式
  • 企圖拷貝、賦值時，編譯器報錯
• 友元、成員函數(shù)調(diào)用時，鏈接器報錯

條款07、為多態(tài)基類聲明virtual析構(gòu)函數(shù)

• class只有有虛函數(shù)，一般也要有一個虛析構(gòu)函數(shù)
  • 原因：防止只銷毀base部分，derived部分沒被銷毀
• 注意：把string缠犀、vector、list等標(biāo)準(zhǔn)庫中不帶virtual析構(gòu)函數(shù)的類當(dāng)做base class
• c++沒有類似java中final或c#中sealed的關(guān)鍵字

條款08被辑、別讓異常逃離析構(gòu)函數(shù)

• 最好不要在析構(gòu)函數(shù)中拋異常
• 實在需要在析構(gòu)函數(shù)中執(zhí)行動作仁热，該如何避免
  • 調(diào)用abort
  • 吞下異常
  • 提供普通函數(shù)執(zhí)行動作

條款09迅矛、絕不在構(gòu)造庐椒、析構(gòu)函數(shù)中調(diào)用virtual函數(shù)

• 因為這樣不能實現(xiàn)多態(tài)棱诱，只會調(diào)用base的函數(shù)
  • 派生類構(gòu)造函數(shù)醋粟，一般先調(diào)用父類構(gòu)造函數(shù)
  • base class構(gòu)造期間泳唠，virtual函數(shù)不是virtual函數(shù)
  • 在derived class對象的base class構(gòu)造期間，對象的類型是base class，而不是derived class
• derived class析構(gòu)函數(shù)開始執(zhí)行時肥照，相應(yīng)的derived class成員變量便呈現(xiàn)未定義值鲤脏，派生類先執(zhí)行派生類析構(gòu)函數(shù)硫嘶，再執(zhí)行基類析構(gòu)函數(shù)

*條款10、令operator= 返回一個reference to this

• 原因：實現(xiàn)連續(xù)賦值
• 例子：x = y = z = 15
• 該條款只是個協(xié)議，無強(qiáng)制性

條款11贡蓖、在operator=中處理“自我賦值”

• 例子：int a; a = a;
• 例子：p =q（兩個指針指向同一變量）

條款12煌茬、復(fù)制對象時勿忘其每一個成分

• class每添加一個成員變量
  • 修改拷貝構(gòu)造函數(shù)
  • 修改copy assignment操作
• copy構(gòu)造和copy assignment操作符有相近的代碼
  • 可建立新的成員函數(shù)給兩者調(diào)用

PART4、資源管理

條款13坛善、以對象管理資源

• 資源

  • 資源由系統(tǒng)給予眠屎，用完須還給系統(tǒng)
  • 常使用的資源
    1、內(nèi)存（動態(tài)分配內(nèi)存）
    2、文件描述器
    3绒窑、互斥鎖
    4噩峦、數(shù)據(jù)庫連接
    5、網(wǎng)絡(luò)sockets

• 有new抽兆，就要delete识补，有malloc，就要free

  • 但這還不夠辫红，因為代碼可能因種種原因沒運行到delete或free
  • 出現(xiàn)異常的情況
    1凭涂、區(qū)域內(nèi)有一個過早return語句
    2、delete位于循環(huán)內(nèi)贴妻，程序過早break或goto切油，跳出了循環(huán)
    3、區(qū)域內(nèi)拋出異常
  • 上述異常情況名惩，如果是個人開發(fā)白翻，謹(jǐn)慎一點依然可以防止錯誤，但團(tuán)隊開發(fā)不行
    • 單純依賴“對象總是會執(zhí)行delete語句的”是行不通的

• 策略：把資源放進(jìn)對象內(nèi)

  • 依賴c++的析構(gòu)函數(shù)自動調(diào)用機(jī)制來確保資源被釋放
    • 在析構(gòu)函數(shù)中對對象調(diào)用delete
  • 關(guān)鍵想法
    1、獲得資源后立刻放進(jìn)管理對象
    2滤馍、運用析構(gòu)函數(shù)確保資源被釋放
  • 存放資源的對象即是智能指針
    • auto_ptr
      • 切記不能讓多個auto_ptr同時指向同一個對象岛琼，防止野指針
      • 不同尋常的性質(zhì)
        • 通過拷貝構(gòu)造函數(shù)或opertor=復(fù)制的話，原指針變成null巢株，復(fù)制所得指針取得資源唯一擁有權(quán)
        • 這一性質(zhì)使得其并非動態(tài)分配資源的最佳對象
        • STL容器要求其元素有正常的復(fù)制行為槐瑞，因此這些容器不能* 用auto_ptr
    • shared_ptr
      持續(xù)追蹤共有多少對象指向資源
      無人指向時自動刪除資源
      引用計數(shù)型
    • c++中沒有特別針對“動態(tài)分配數(shù)組”而設(shè)計的智能指針
      • auto_ptr和shared_ptr在析構(gòu)函數(shù)中做delete而不是delete[]
      • 原因是c++中有vector和string對象取代數(shù)組
      • 實在要用的話，可求助boost
        • boost::scoped_array
        • boost::shared_array
  • 為防止資源泄漏阁苞，使用智能對象困檩，在構(gòu)造函數(shù)中獲得資源，在析構(gòu)函數(shù)中釋放資源

條款14那槽、在資源管理類中小心copy行為

小心copy行為的幾種做法

• 禁止復(fù)制
  繼承ucopyable,詳見條款6
• 對底層資源使用“引用計數(shù)法”
  shared_ptr的做法
• 復(fù)制底部資源
  深度拷貝
• 轉(zhuǎn)移底部資源的擁有權(quán)
  autor_ptr的做法

條款15悼沿、在資源管理類中提供對原始資源的訪問

• 智能對象應(yīng)該提供一個取得原始資源的方法
• 對原始資源的訪問經(jīng)由顯式轉(zhuǎn)換（安全）或隱式轉(zhuǎn)換（方便客戶）

條款16、成對使用new和delete時要采取相同形式

• 使用new生成對象骚灸，有兩件事會發(fā)生
  1糟趾、內(nèi)存被分配出來
  2、對此內(nèi)存甚牲，有一個以上的構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用
• 使用delete釋放對象义郑，也有兩件事發(fā)生
  1、對此內(nèi)存丈钙，有一個以上的析構(gòu)函數(shù)被調(diào)用
  2非驮、內(nèi)存被釋放
• new時使用[],delete時也使用[]
• ps：盡量不要對數(shù)組形式做typedef動作

條款17：以獨立語句將newed對象置入智能指針

• 以獨立語句將newed對象存儲于智能指針內(nèi)，防止異常拋出雏赦，導(dǎo)致資源泄漏
• 原型：std::tr1::shared_ptr<Widget> pw(new Widget)

PART5劫笙、設(shè)計與聲明

條款18、讓接口容易被正確使用星岗，不易被誤用

• 盡量讓你的type與內(nèi)置type一致
  • 接口一致性
• 阻止誤用的方法
  • 建立新類型
  • 限制類型上的操作
  • 束縛對象的值
  • 消除客戶的資源管理責(zé)任
• 支持定制型刪除器：防止DLL問題
  • 引用計數(shù)為0是調(diào)用刪除器

條款19填大、設(shè)計class猶如設(shè)計type

高效設(shè)計type的規(guī)范

• 新type對象應(yīng)該如何被創(chuàng)建和銷毀
  • 構(gòu)造函數(shù)（內(nèi)存分配函數(shù)）設(shè)計
  • 析構(gòu)函數(shù)（內(nèi)存釋放函數(shù)）設(shè)計
• 對象初始化和賦值有什么差別
• 什么是新type的合法值
• 新type的對象如果被pass by value，意味著什么
• 詳見P84-85

條款20伍茄、寧以常量引用傳遞替換值傳遞

• 該規(guī)則不適用于內(nèi)置類型以及STL中的迭代器和函數(shù)對象
  • 對于這些小型對象栋盹，執(zhí)行效率與傳遞效率均比常量引用傳遞高
• 對于引用類型施逾，則適用該規(guī)則
  • 常量引用傳遞減少構(gòu)造對象的成本
  • 還可避免對象切割問題
    • 但能調(diào)用derived class中的成員嗎敷矫？

條款21、必須返回對象時汉额，別妄想返回其reference

• 函數(shù)返回一個引用或者指針
  • 如果指向local對象曹仗，將發(fā)生內(nèi)存泄露
  • 如果指向動態(tài)對象（存于heap）
    • 對象的delete操作不明確，同樣會造成資源泄漏
  • 如果指向static對象蠕搜，則可能發(fā)生線程安全
• 正確策略：返回對象
  • 構(gòu)造與析構(gòu)成本代價高怎茫，但一般編譯器有做優(yōu)化，可消除這一代價

條款22、將成員變量聲明為private

• 為什么不是public轨蛤？
  1蜜宪、一致性：統(tǒng)一函數(shù)均為public，變量為private
  這樣用戶使用該類均是調(diào)用函數(shù)祥山，不用猶豫該不該加（）
  2圃验、精確控制：可實現(xiàn)不準(zhǔn)訪問，讀寫訪問缝呕，只讀訪問
  3澳窑、封裝：成員變量改變時，外部代碼不會受到破壞
• protected成員封裝性不一定高于public~
  • 取決于代碼破壞量

條款23供常、寧以non-member摊聋、non-friend替換member函數(shù)

• 誤解：寫成member函數(shù)可以提高封裝性，其實反而降低了封裝性
• 例子
• 使用non-member栈暇、non-friend麻裁，增加
  • 封裝性
  • 包裹彈性
  • 機(jī)能擴(kuò)充性

條款24、若所有參數(shù)皆需類型轉(zhuǎn)換瞻鹏，請為此采用non-member函數(shù)
條款25悲立、考慮寫出一個不拋異常的swap函數(shù)

• swap傳入的兩個參數(shù)是
  • 對象形式的話，使用臨時變量方法無可厚非
  • 指針的話新博，依然使用臨時變量方法效率太低
    • 策略：自己寫一個成員函數(shù)

PART6薪夕、實現(xiàn)

實現(xiàn)須知

• 太快定義變量
  • 造成效率上的拖延
• 過度使用轉(zhuǎn)型
  • 代碼變慢又難維護(hù)
  • 招來難以理解的錯誤
• 返回對象內(nèi)部數(shù)據(jù)的地址
  • 破壞封裝
  • 留給客戶虛吊號碼牌（野指針）
• 未考慮異常帶來的沖擊
  • 資源泄漏
  • 數(shù)據(jù)敗壞
• 過度inlining
  • 引起代碼膨脹
• 過度耦合
  • 不盡人意的冗長build時間

條款26、盡可能延后變量定義式的出現(xiàn)時間

• 變量定義式與真正使用該變量的間隔要盡可能短
• 防止間隔中代碼拋異常赫悄，白白付出了變量的構(gòu)造和析構(gòu)成本

條款27原献、盡量少做轉(zhuǎn)型動作

轉(zhuǎn)型語法

• c風(fēng)格(舊式轉(zhuǎn)型)
  1、( T )expression
  2埂淮、T( expression )

• c++風(fēng)格

  • const_cast<T>( exp )
    • 常量性轉(zhuǎn)除
    • 唯一有此能力c++風(fēng)格方式
  • dynamic_cast<T>( exp )
    • 安全向下轉(zhuǎn)型
    • 決定某對象是否歸屬繼承體系中的某個類型
    • 舊式轉(zhuǎn)型無法執(zhí)行
    • 運行成本高
    • 應(yīng)用場合
      • 在derived類對象上執(zhí)行操作函數(shù)姑隅，但手上只有base的指針或引用
  • reinterpret_cast<T>( exp )
    • 執(zhí)行低級轉(zhuǎn)型
      • 低級轉(zhuǎn)型：int指針轉(zhuǎn)型為int
    • 實際效果取決于編譯器
  • static_cast<T>( exp )
    • 強(qiáng)迫隱式轉(zhuǎn)換
    • 可執(zhí)行上述多種轉(zhuǎn)換的反向轉(zhuǎn)換
    • 例子
      • non-const對象轉(zhuǎn)const對象
      • int轉(zhuǎn)double（向上轉(zhuǎn)）
      • void*指針 轉(zhuǎn) typed指針
      • pointer2base 轉(zhuǎn) pointer2derived
      • 無法將const轉(zhuǎn)non-const，只有const_cast能

• 舊式轉(zhuǎn)型仍合法

• 新式轉(zhuǎn)型較受歡迎的原因
  1倔撞、易辨識讲仰，易排bug
  2、轉(zhuǎn)型動作目標(biāo)窄化痪蝇，編譯器更容易診斷錯誤

• 錯誤觀念：
  轉(zhuǎn)型什么也沒做鄙陡，只是告訴編譯器把某類型視為另一類型

• c++中，如果派生類中虛函數(shù)第一個動作是調(diào)用base class的對應(yīng)函數(shù)躏啰，其原型：

  • base::vir();
  • 錯誤做法
    • 類型轉(zhuǎn)換：static_cast<base>(*this).vir()
    • Java后遺癥：super();

• 優(yōu)秀的c++代碼很少使用轉(zhuǎn)型

條款28趁矾、避免返回handles指向?qū)ο髢?nèi)部成分

• 形式：返回handles（reference、指針给僵、迭代器）指向private內(nèi)部數(shù)據(jù)
• 危害：造成調(diào)用者可通過引用更改內(nèi)部數(shù)據(jù)
• 預(yù)防：加const
  • 但依然有后遺癥：導(dǎo)致懸垂指針毫捣、handle

條款29、為異常安全而努力是值得的

• 帶有異常安全性的函數(shù)會
  • 不泄漏任何資源
  • 不允許數(shù)據(jù)破壞
• 異常安全函數(shù)保證
  • 基本承諾
    • 異常被拋出，程序內(nèi)任何事物仍保持有效狀態(tài)
  • 強(qiáng)烈保證
    • 異常拋出蔓同，程序狀態(tài)不改變
    • 函數(shù)要么完全成功饶辙，要么完全失敗，沒有部分成功
    • 實現(xiàn)形式：copy and swap
    • 類似數(shù)據(jù)庫事務(wù)的roll back
    • 類似懷孕斑粱，要么懷了畸悬，要么沒懷，木有部分懷孕的說法
  • 不拋擲保證
    • 承諾絕不拋出異常
    • 即是什么都不做珊佣？

條款30蹋宦、透徹了解inlining的里里外外

• inline函數(shù)
  • 看著像函數(shù)，動作像函數(shù)咒锻，但又不需承受函數(shù)調(diào)用的開銷
  • 編譯器會對inline函數(shù)有特殊照顧
    • 對inline函數(shù)執(zhí)行最優(yōu)化
  • 比宏好的多
  • 缺點
    1冷冗、增加目標(biāo)代碼大小
    2、代碼膨脹導(dǎo)致額外的換頁行為惑艇，降低高速緩存的命中率
• 錯誤觀念：函數(shù)模板一定必須是inline
  • template的具現(xiàn)化與inline無關(guān)
  • 如果想讓template內(nèi)聯(lián)化蒿辙，請顯示聲明inline
• 一般虛函數(shù)會使inlining落空
  • virtual意味著等待，直到運行期才確定調(diào)用那個函數(shù)
  • inline意味著執(zhí)行前滨巴，先將調(diào)用動作替換為被調(diào)用函數(shù)的本體
• 使用函數(shù)指針進(jìn)行的調(diào)用思灌，不會inlining
• 構(gòu)造/析構(gòu)函數(shù)不適合inlining，特別是成員變量特多的類
• inline函數(shù)無法調(diào)試
  • vs2010下是可以的~~
• inline應(yīng)用場合
  • 小型恭取、被頻繁調(diào)用的函數(shù)

相關(guān)細(xì)節(jié)

• 許多環(huán)境中泰偿，template定義式通常只能置于頭文件內(nèi)，無法分離編譯
  • 另有些環(huán)境支持分離編譯蜈垮，但很少
  • 如果編譯器支持export關(guān)鍵字耗跛，也可實現(xiàn)分離編譯
    • 但支持的編譯器也很少

PART7、繼承與面向?qū)ο笤O(shè)計

條款31攒发、將文件間的編譯依存關(guān)系降至最低

• 使用引用對象调塌、指針對象可以完成任務(wù)，就不要直接使用對象
• 盡量以class聲明式替換class定義式
• 使編譯依存性最小化的方式
  • handle class
  • interface class

條款32惠猿、確定你的public繼承塑模出is-a關(guān)系

• 適用于base class的事情一定也適用于derived class
• 每個derived class 對象也都是一個base class對象

條款33羔砾、避免遮掩繼承而來的名稱

• derived class內(nèi)實現(xiàn)虛函數(shù)寫不寫virtual關(guān)鍵字
• 派生類的名稱會遮掩基類的名稱
• 讓基類被遮掩的名稱再見天日的方法
  • using 聲明式
  • 轉(zhuǎn)交函數(shù)

條款34、區(qū)分接口繼承偶妖、實現(xiàn)繼承

• 純虛函數(shù)只具體指定接口繼承
• 虛函數(shù)具體制定接口繼承和缺省實現(xiàn)繼承
• 一般函數(shù)具體指定接口繼承以及強(qiáng)制性實現(xiàn)繼承

條款35姜凄、考慮virtual函數(shù)以外的其他選擇

• Non-Virtual-Interface實現(xiàn)
  • 將原來的虛函數(shù)改為普通public成員函數(shù)
  • 普通成員函數(shù)調(diào)用私有虛函數(shù)

條款36、絕不重新定義繼承而來的non-virtual函數(shù)
條款37餐屎、絕不重新定義繼承而來的缺省參數(shù)

• 靜態(tài)綁定又稱前期綁定
• 動態(tài)綁定又名后期綁定
• 基類和派生類中同一函數(shù)均有缺省參數(shù)值的后果
  • 基類和派生類各出一半力
  • 缺省參數(shù)值是靜態(tài)綁定檀葛，而虛函數(shù)要求的是動態(tài)綁定
  • 原因：程序執(zhí)行速度和編譯器實現(xiàn)的簡易度

條款38玩祟、通過復(fù)合塑模處has-a或根據(jù)某物實現(xiàn)出

• 復(fù)合兩意義
  • has-a
  • is-implemented-in-terms-of
    • 例子：set和list的關(guān)系

條款39腹缩、明智而審慎的使用private繼承

• private繼承的話，編譯器不會自動將一個派生對象轉(zhuǎn)換為一個base對象
• private繼承是為了采用base已經(jīng)準(zhǔn)備的某些特性，不意味base和derived之間有什么關(guān)系
• private是一種實現(xiàn)技術(shù)
  • 無設(shè)計層面上的意義
  • 其意義只及于軟件實現(xiàn)層面

條款40藏鹊、明智而審慎的使用多繼承

• 多繼承會造成多種后患
  • 繼承多個base润讥，如果base中有相同的名稱，會導(dǎo)致歧義
  • 鉆石型多重繼承
    多個base又都繼承同一個base
    virtual繼承會增加成本