文章目录
- 术语
- Chapter 1 Accustoming Yourself to C++
- 条款1 视c++为一个语言城邦(View C++ as a federation of languages)
- 条款2 尽量以`const`、`enum`、`inline`替换`#define` (Prefer consts, enums, and inlines to #defines)
- 条款3 尽可能使用const (Use const whenever possible)
- 条款4 确定对象被使用前已先被初始化(Make sure that objects are initialized before they’re used.)
- Chapter 2 构造、析构、赋值运算 Constructors, Destructors, and Assignment Operators
- 条款5 了解C++默默编写并调用哪些函数(Know what functions C++ silently writes and calls.)
- 条款6 若不想使用编译器自动生成的函数,就该明确拒绝(Explicitly disallow the use of compiler-generated functions you do not want.)
- 条款7 为多态基类声明virtual 析构函数(Declare destructors virtual in polymorphic base classes.)
- 条款8 别让异常逃离析构函数(Prevent exceptions from leaving destructors.)
- 条款9 绝不在构造和析构过程中调用virtual函数(Never call virtual functions during construction or destruction.)
- 条款10 令`operator=` 返回一个reference to `*this`( Have assignment operators return a reference to *this.)
- 条款11 在operator= 中处理 自我赋值(Handle assignment to self in operator=.)
- 条款12 复制对象时勿忘其每一个成分( Copy all parts of an object)
- Chapter 3 资源管理 Resource Management
- 条款13 以对象管理资源(Use objects to manage resources.)
- 条款14 在资源管理类中小心copying行为(Think carefully about copying behavior in resource-managing classes.)
- 条款15 在资源管理类中提供对原始资源的访问(Provide access to raw resources in resource-managing classes.)
- 条款16 成对使用new和delete时要采取相同形式(Use the same form in corresponding uses of new and delete.)
- 条款17 以独立语句将newed对象置入智能指针(Store newed objects in smart pointers in standalone statements.)
- Chapter 4 设计与声明 Designs and Declarations
- 条款18 让接口容易被正确使用,不易被误用(Make interfaces easy to use correctly and hard to use incorrectly.)
- 条款19 设计class犹如设计type(Treat class design as type design.)
- 条款20 宁以pass-by-reference-to-const 替换 pass-by-value( Prefer pass-by-reference-to-const to pass-by-value.)
- 条款21 必须返回对象时,别妄想返回其reference(Don’t try to return a reference when you must return an object.)
- 条款22 将成员变量声明为private( Declare data members private.)
- 条款23 宁以non-member、non-friend替换member函数( Prefer non-member non-friend functions to member functions.)
- 条款24 若所有参数皆需类型装换,请为此采用non-member函数( Declare non-member functions when type conversions should apply to all parameters.)
- 条款25 考虑写一个不抛异常的swap函数( Consider support for a non-throwing swap.)
- Chapter 5 实现 Implementations
- 条款26 尽可能延后变量定义式的出现时间(Postpone variable definitions as long as possible.)
- 条款27 尽量少做转型动作( Minimize casting.)
- 条款28 避免返回handles指向对象内部成分( Avoid returning “handles” to object internals.)
- 条款29 为“异常安全”而努力是值得的(Strive for exception-safe code.)
- 条款30 透彻了解inlining的里里外外(Understand the ins and outs of inlining.)
- 条款31 将文件间的编译依存关系降至最低(Minimize compilation dependencies between files.)
- Chapter 6 继承与面向对象设计 Inheritance and Object-Oriented Design
- 条款32 确定你的public继承塑模出is-a关系(Make sure public inheritance models “is-a.”)
- 条款33 避免遮掩继承而来的名称(Avoid hiding inherited names.)
- 条款34 区分接口继承和实现继承(Differentiate between inheritance of interface and inheritance of implementation.)
- 条款35 考虑virtual函数以外的其他选择(Consider alternatives to virtual functions.)
- 条款36 绝不重新定义继承而来的non-virtual函数(Never redefine an inherited non-virtual function.)
- 条款37 绝不重新定义继承而来的缺省参数值(Never redefine a function’s inherited default parameter value.)
- 条款38 通过复合塑模出has-a或“根据某物实现出”(Model “has-a” or “is-implemented-in-terms-of” through composition.)
- 条款39 明智而审慎地使用private继承(Use private inheritance judiciously.)
- 条款40 明智而审慎地使用多重继承(Use multiple inheritance judiciously.)
- Chapter 7 模板和泛型编程 Templates and Generic Programming
- 条款41 了解隐式接口和编译器多态(Understand implicit interfaces and compile-time polymorphism.)
- 条款42 了解typename的双重意义(Understand the two meanings of typename.)
- 条款43 学习处理模板化基类内的名称(Know how to access names in templatized base classes.)
- 条款44 将与参数无关的代码抽离template(Factor parameter-independent code out of templates.)
- 条款45 运用成员函数模板接受所有兼容类型(Use member function templates to accept “all compatible types.”)
- 条款46 需要类型转换时请为模板定义非成员函数(Define non-member functions inside templates when type conversions are desired.)
- 条款47 请使用traits classes表现类型信息(Use traits classes for information about types.)
- 条款48 认识template 元编程( Be aware of template metaprogramming.)
- Chapter 8 定制new和delete Customizing new and delete
- 条款49 了解new-handler的行为(Understand the behavior of the new-handler.)
- 条款50 了解new和delete的合理替换时机(Understand when it makes sense to replace new and delete.)
- 条款51 编写new和delete时需固守常规(Adhere to convention when writing new and delete.)
- 条款52 写了placement new也要写placement delete(Write placement delete if you write placement new.)
- chapter 9 杂项 Miscellany
- 条款53 不要轻易护士编译器的警告(Pay attention to compiler warnings.)
- 条款54 让自己熟悉包括TR1在内的标准程序库(Familiarize yourself with the standard library, including TR1.)
- 条款55 让自己熟悉Boost(Familiarize yourself with Boost.)
- 参考
术语
- 声明(declaration):告诉编译器某个东西的名称和类型
- 签名(signature)
- 定义(definition):提供编译器一些声明所遗漏的细节
- 初始化(initialization):是给予对象初始值的过程
Chapter 1 Accustoming Yourself to C++
条款1 视c++为一个语言城邦(View C++ as a federation of languages)
C++是一个多重范型编程语言(multiparadigm programming language),同时支持:
- 过程形式(procedural)
- 面向对象形式(object-oriented)
- 函数形式(functiional)
- 泛型形式(generic)
- 元编程形式(metaprogramming)
条款2 尽量以const
、enum
、inline
替换#define
(Prefer consts, enums, and inlines to #defines)
以编译器替换预处理器
- 对于单纯常量,最好以
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3 尽可能使用const (Use const whenever possible)
- 将某些东西声明为const可以帮助编译器检测出错误用法。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bitwise constness, 但你编写程序时应该使用 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版本可以避免代码重复。
bitwise constness和logical constness:
bitwise const认为,成员函数只有在不更改对象之任何成员变量(static除外)时才可以说是const,也就是说它不更改对象的任何一个bit。bitwise constness正是C++对常量性(constness)的定义,因此const成员函数不可以修改对象内任何non-static成员变量。
logical constness认为,一个const成员函数可以修改它所处理的对象内的某些bit,但只有在客户端侦测不出的情况下才得如此。
为了调和bitwise constness和logical constness,利用C++的mutable释放掉non-static成员变量的bitwise constness约束。
条款4 确定对象被使用前已先被初始化(Make sure that objects are initialized before they’re used.)
- 为内置类型对象进行手工初始化,因为C++不保证初始化他们。
- 构造函数最好使用成员初值列(member initialization list),而不要再构造函数本体内使用赋值操作(assignment)。初始值列列出的成员变量,其排列次序应该和他们再class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。
C++规定,对象的成员变量的初始化动作发生在进入构造函数本体之前。
C++有着十分固定的成员初始化次序,base class更早于其derived class被初始化,而class的成员变量总是以其声明次序被初始化。
所谓static 对象,其寿命从被构造出来直到程序结束为止,因此stack和heap-base对象都被排除。这种对象包括global对象、定义于namespace作用域内的对象、在class内、在函数内、以及在file作用域内被声明为static的对象。函数内的static对象被称为local static对象,其他static对象称为non-local static对象。程序结束时static对象会被自动销毁。
所谓编译单元(translation unit)是指产出单一目标文件的那些源码。基本上它是单一源码文件加上其所含入的头文件。
C++对定义在不同编译单元内的non-local static对象的初始化次序并无明确定义。
C++保证,函数内的local static对象会在“该函数被调用期间”“首次遇上该对象之定义式”时被初始化。
Chapter 2 构造、析构、赋值运算 Constructors, Destructors, and Assignment Operators
条款5 了解C++默默编写并调用哪些函数(Know what functions C++ silently writes and calls.)
- 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。
条款6 若不想使用编译器自动生成的函数,就该明确拒绝(Explicitly disallow the use of compiler-generated functions you do not want.)
- 为驳回编译器自动提供的机能,可将对应的成员函数声明为private并且不予实现。使用像Uncopyable这样的base class也是一种做法。
- C++ 11后,可以将函数声明为删除(delete)从而阻止编译器自动生成。
条款7 为多态基类声明virtual 析构函数(Declare destructors virtual in polymorphic base classes.)
- polymorphic(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,它就应该有一个virtual析构函数。
- 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(polymorphically),就不该声明virtual析构函数。
C++规定,当derived class对象经由一个base class指针被删除,而该base class带一个non-virtual析构函数,其结果未有定义——实际执行时通常发生的是对象的derived成分没被销毁。
有些class的设计目的是作为base class使用,但不是为了多态,比如设计的uncopyable的class和标准程序库的input_interator_tag,他们并非被设计用来“经由base class接口处置derived class对象”,因此他们不需要virtual析构函数。
条款8 别让异常逃离析构函数(Prevent exceptions from leaving destructors.)
- 析构函数绝对不要吐出异常。如果一个被析构的函数可能抛出异常,析构函数应该捕捉任何异常,然后吞下他们(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class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9 绝不在构造和析构过程中调用virtual函数(Never call virtual functions during construction or destruction.)
- 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(比起当前执行构造函数和析构函数的那层)。
在derived class对象的base class构造期间,对象的类型是base class而不是derived class。不只virtual函数会被编译器解析至(resolve to)base class,若使用运行时类型信息(runtime type information,例如dynamic_cast和typeid),也会把对象视为base class类型。对象在derived class构造函数开始执行前不会成为一个derived class对象。
相同道理也适用于析构函数。一旦derived class析构函数开始执行,对象内的derived class成员变量便呈现未定义值,所以C++视他们仿佛不再存在。进入base class析构函数后对象就成为一个base class对象,而C++的任何部分包括virtual函数、dynamic_cast等等也就那么看待它。
条款10 令operator=
返回一个reference to *this
( Have assignment operators return a reference to *this.)
- 令赋值(assignment)操作符返回一个reference to *this
条款11 在operator= 中处理 自我赋值(Handle assignment to self in operator=.)
- 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copy-and-swap
- 确定任何函数如果操作一个以上的对象,而其中多个对象是同一个对象时,其行为仍然正确。
条款12 复制对象时勿忘其每一个成分( Copy all parts of an object)
copy构造函数和copy assignment操作符,我们称他们为copying函数。
- 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”。
- 不要尝试以某个 copying函数实现另一个copying函数。应该将共同部分放进第三个函数中,并由两个copying函数共同调用。
Chapter 3 资源管理 Resource Management
条款13 以对象管理资源(Use objects to manage resources.)
以对象管理资源的观念常被称为“资源取得时机便是初始化时机”(Resource Acquisition is Initialization;RAII)。
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获取资源后立刻放进管理对象内
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管理对象运用析构函数确保资源被释放
-
为了防止资源泄露,请使用RAII对象,他们在构造函数中获得资源并在析构函数中释放资源
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常被使用的RAII class分别是shared_ptr和auto_ptr
条款14 在资源管理类中小心copying行为(Think carefully about copying behavior in resource-managing classes.)
- 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。
- 普遍而常见的RAII class copying行为是:抑制copying、施行引用计数法(reference counting)。不过其他行为也都可以实现。
条款15 在资源管理类中提供对原始资源的访问(Provide access to raw resources in resource-managing classes.)
- APIs往往要求访问原始资源(raw resources),所以每一个RAII class应该提供一个取得其所管理资源的方法。
- 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,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(Use the same form in corresponding uses of new and delete.)
- 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(Store newed objects in smart pointers in standalone statements.)
- 以独立语句将newed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漏。
Chapter 4 设计与声明 Designs and Declarations
条款18 让接口容易被正确使用,不易被误用(Make interfaces easy to use correctly and hard to use incorrectly.)
- 好的接口很容易被正确使用,不容易被勿用
- 促进正确使用的方法包括接口的一致性,以及与内置类型的行为兼容
- 阻止误用的方法包括建立新类型、限制类型上的操作,束缚对象值,以及消除客户的资源管理责任
条款19 设计class犹如设计type(Treat class design as type design.)
设计高效的classes,必须了解你面对的问题。几乎每个class都要求你面对以下提问,而你的回答往往导致你的设计规范:
- 新type的对象应该如何被创建和销毁? 新type 的对象应该如何被创建和销毁?这会影响到你的class的构造函数和析构函数以及内存分配函数和释放函数( operator new, operator new[], operator delete和operator delete[]——见第8章)的设计,当然前提是如果你打算撰写它们。
- 对象的初始化和对象的赋值该有什么样的差别? 这个答案决定你的构造函数和赋值(assignment)操作符的行为,以及其间的差异。很重要的是别混淆了“初始化”和“赋值”,因为它们对应于不同的函数调用(见条款4)。
- 新type 的对象如果被passed by value(以值传递),意味着什么? 记住,copy构造函数用来定义一个type的pass-by-value该如何实现。
- 什么是新type的“合法值"? 对class 的成员变量而言,通常只有某些数值集是有效的。那些数值集决定了你的 class必须维护的约束条件(invariants),也就决定了你的成员函数(特别是构造函数、赋值操作符和所谓"setter”函数)必须进行的错误检查工作。它也影响函数抛出的异常、以及(极少被使用的)函数异常明细列( exception specifications)。
- 你的新type需要配合某个继承图系( inheritance graph)吗? 如果你继承自某些既有的classes,你就受到那些classes的设计的束缚,特别是受到“它们的函数是virtual或non-virtual”的影响(见条款34和条款36)。如果你允许其他classes继承你的class,那会影响你所声明的函数—―尤其是析构函数—―是否为virtual(见条款7)。
- 你的新type需要什么样的转换? 你的type生存于其他一海票types之间,因而彼此该有转换行为吗?如果你希望允许类型r1之物被隐式转换为类型T2之物,就必须在class 1 内写一个类型转换函数( operator T2)或在class T2内写一个non-explicit-one-argument(可被单一实参调用)的构造函数。如果你只允许explicit构造函数存在,就得写出专门负责执行转换的函数,且不得为类型转换操作符(typeconversion operators)或non-explicit-one-argument构造函数。(条款15有隐式和显式转换函数的范例)
- 什么样的操作符和函数对此新type而言是合理的? 这个问题的答案决定你将为你的class声明哪些函数。其中某些该是member函数,某些则否(见条款23,24,46)。
- 什么样的标准函数应该驳回? 那些正是你必须声明为private者(见条款6)。
- 谁该取用新type 的成员? 这个提问可以帮助你决定哪个成员为public,哪个为protected,哪个为private。它也帮助你决定哪一个classes和/或functions应该是friends,以及将它们嵌套于另一个之内是否合理。
什么是新type的“未声明接口”( undeclared interface)?它对效率、异常安全性(见条款29)以及资源运用(例如多任务锁定和动态内存)提供何种保证?你在这些方面提供的保证将为你的class 实现代码加上相应的约束条件。- 你的新type有多么一般化? 或许你其实并非定义一个新type,而是定义一整个家族。果真如此你就不该定义一个新class,而是应该定义一个新的class template。
- 你真的需要一个新type吗? 如果只是定义新的derived class 以便为既有的class添加机能,那么说不定单纯定义一或多个non-member函数或templates,更能够达到目标。
- Class的设计就是type的设计。在定义一个新type之前,请确定你已经考虑过本条款覆盖的所有讨论主题。
条款20 宁以pass-by-reference-to-const 替换 pass-by-value( Prefer pass-by-reference-to-const to pass-by-value.)
缺省情况下C++以by value方式传递对象至函数。除非你另外知道,否则函数参数都是以实际参数的副本为初值,而调用端所获得的亦是函数返回值的一个复件。这些复件系由copy构造函数产出,这可能使得pass-by-value成为昂贵的费时的操作。
通过pass-by-reference-to-const的传递方式效率高的多:原因是没有任何构造函数或析构函数被调用,因为没有任何新对象被创建。
而且通过pass-by-reference-to-const方式传递,可以避免对象切割(slicing)问题。
注意:如果你有个对象属于内置类型,pass by value 往往比pass by reference to const的效率高些。所以,一般而言,你可以合理假设“pass by value并不昂贵”的唯一对象就是内置类型和STL的迭代器和函数对象。至于其他任何东西都请遵守本条款的忠告,尽量以pass-by-reference-to-const替换pass-by-value。
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尽量以pass-by-reference-to-const替换pass-by-value。前者通常比较高效,并可避免对象切割问题。
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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。
条款21 必须返回对象时,别妄想返回其reference(Don’t try to return a reference when you must return an object.)
- 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,或返回pointer或reference指向一个local static对象而有可能同时需要多个这样的对象。
条款22 将成员变量声明为private( Declare data members private.)
- 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、可细微性划分访问控制、允许约束条件获得保证,并提供class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non-member、non-friend替换member函数( Prefer non-member non-friend functions to member functions.)
如果要你在一个member函数(它不只可以访问class内的private数据,也可以取用private函数、enums、 typedefs等等)和一一个non-member,non-friend函数(它无法访问.上述任何东西)之间做抉择,而且两者提供相同机能,那么,导致较大封装性的是non-member non-friend函数,因为它并不增加“能够访问class内之private成分”的函数数量。
- 宁可拿non-member non-friend函数替换member函数。这样做可以增加封装性、包裹弹性(packaging flexibility)和机能扩充性。
条款24 若所有参数皆需类型装换,请为此采用non-member函数( Declare non-member functions when type conversions should apply to all parameters.)
- 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。
条款25 考虑写一个不抛异常的swap函数( Consider support for a non-throwing swap.)
所谓swap(置换)两对象值,意思是将两个对象的值彼此赋予对方。缺省情况下swap动作可由标准库提供的swap算法完成。
1)如果std::swap()函数对你的类或类模板适用,并且不会影响效率,那么就优先使用std::swap()
2)如果std::swap()对你的类效率不足(意味着你的class或template使用了某种pimpl手法),那么就自己设计swap()函数。设计如下:
- 提供一个public swap成员函数,让他高效地置换两个对象值,这个函数绝不该抛出异常。
- 在你的class或template所在的命名空间中提供一个non-member swap,并令他调用上述成员函数swap
- 如果你正编写一个class(而非class template),为你的class特化std::swap,并令它调用你的成员函数swap
- 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。
- 如果你提供了一个 member swap,也提供一个 non-member swap 用来调用前者。对于class(而非 template),也请特化 std::swap。
- 调用 swap 时应对 std::swap 使用 using 声明,然后调用 swap 并且不带任何命名空间修饰。
- 为“用户定义类型”进行 std template 全特化是好的,但千万不要尝试在 std 内加入某些 std 而言全新的东西。
Chapter 5 实现 Implementations
条款26 尽可能延后变量定义式的出现时间(Postpone variable definitions as long as possible.)
- 尽可能延后变量定义式的出现。这样可以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( Minimize casting.)
- 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。
- 如果转型是必要的,试着将它隐藏于某个函数背后。客户随后可以调用该函数,而不需要将转型放进他们自己的代码内。
- 宁可使用 C++ style(新式)转型,不要使用旧式转型。前者很容易辨认出来,而且也有着比较分门别类的职责。
条款28 避免返回handles指向对象内部成分( Avoid returning “handles” to object internals.)
- 避免返回handles(包括references、指针、迭代器)指向对象内部。遵守之可增加封装性,帮助const成员函数的行为像个const,并将发生“虚吊”(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(Strive for exception-safe code.)
- 异常安全函数(Exception-safe functions)即使发生异常也不会泄露资源或同意不论什么数据结构败坏。这种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”往往可以以copy-and-swap实现出来,但“强烈保证”并不是对全部函数都可实现或具备现实意义。
- 函数提供的“异常安全保证”通常最高仅仅等于其所调用的各个函数的“异常安全保证”中的最弱者。
条款30 透彻了解inlining的里里外外(Understand the ins and outs of inlining.)
- 将大多数 inlining 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(binary upgradablity)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 function templates 出现在头文件,就将它们声明为 inline
条款31 将文件间的编译依存关系降至最低(Minimize compilation dependencies between files.)
- 支持“编译依存性最小化”的一般构想是:相依于声明式,不要相依于定义式。基于此构想的两个手段是句柄类(Handle class)和接口类(Interface class)
- 程序库头文件应该以“完全且仅有声明式”的形式存在。这种做法不论是否涉及template 都适用
Chapter 6 继承与面向对象设计 Inheritance and Object-Oriented Design
条款32 确定你的public继承塑模出is-a关系(Make sure public inheritance models “is-a.”)
- "public继承"意味着 is-a。适用于base class身上的每一件事情一定也适用于derived class身上,因为每一个derived class对象也都是一个base class对象
条款33 避免遮掩继承而来的名称(Avoid hiding inherited names.)
- derived class 内的名称会遮掩base class 内的名称。在 public 继承下从来没人希望如此。
- 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(Differentiate between inheritance of interface and inheritance of implementation.)
- 声明一个pure virtual函数的目的是为了让derived classes只继承函数接口
- 声明impure virtual 函数的目的,是让derived classes继承该函数的接口和缺省实现
- 声明non-virtual函数的目的是为了令derived classes继承函数的接口及一份强制性实现
- 接口继承和实现继承不同。在public 继承之下,derived class总是继承base class的接口
- pure virtual函数只具体指定接口继承
- 简朴的(非纯)impure virtual 函数具体指定接口继承以及缺省实现继承
- non-virtual函数具体指定接口继承以及强制性实现继承
条款35 考虑virtual函数以外的其他选择(Consider alternatives to virtual functions.)
通过public non-virtual成员函数间接调用private virtual函数的方法称之为non-virtual interface(NVI)手法。
- virtual 函数的替代方案包括NVI手法以及Strategy设计模式的多种形式。NVI手法自身是一个特殊形式的Template Method设计模式
- 将机能从成员函数移到class外部函数,带来一个缺点是,非成员函数无法访问class的non-public成员
- 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签名式(target signature)兼容的所用可调用物(callable entities)
条款36 绝不重新定义继承而来的non-virtual函数(Never redefine an inherited non-virtual function.)
条款37 绝不重新定义继承而来的缺省参数值(Never redefine a function’s inherited default parameter value.)
- 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virtual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has-a或“根据某物实现出”(Model “has-a” or “is-implemented-in-terms-of” through composition.)
- 复合(composition)的意义和public继承完全不同
- 在应用域(application domain),复合意味着has-a(有一个)。在实现域(implementation domain),复合意味着is-implemented-in-terms-of(根据某物实现出)。
条款39 明智而审慎地使用private继承(Use private inheritance judiciously.)
Private继承意味着implemented-in-terms-of(根据某物实现出),private继承纯粹只是一种实现技术,private继承意味着只有实现被继承,接口部分应略去。private继承在软件“设计”层面上没有意义,其意义只在于软件实现层面。
- private继承意味着is-implemented-in-terms of(根据某物实现出)。它通常比复合(composition)的级别低。但是当derived class需要访问protected base class的成员,或需要重新定义继承而来的virtual函数时,这么设计时合理的。
- 和复合(composition)不同,private继承可以造成empty base最优化。这对致力于“对象尺寸最小化”的程序开发而言,可能很重要。
条款40 明智而审慎地使用多重继承(Use multiple inheritance judiciously.)
- 多重继承比单一继承复杂。它可能导致新的歧义性,以及对virtual继承的需要。
- virtual继承会增加大小、速度、初始化(及赋值)复杂度等等成本。如果virtual base classes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“public继承某个interface class”和“private 继承某个协助实现的class”的两者组合。
Chapter 7 模板和泛型编程 Templates and Generic Programming
条款41 了解隐式接口和编译器多态(Understand implicit interfaces and compile-time polymorphism.)
- class和template都支持接口(interface)和多态(polymorphism)
- 对class而言接口是显式的(explicit),以函数签名为中心。多态则是通过virtual函数发生于运行期
- 对template参数而言,接口是隐式的(implicit),奠基于有效表达式。多态则是通过template具现化和函数重载解析(function overloading resolution)发生于编译期。
条款42 了解typename的双重意义(Understand the two meanings of typename.)
- 声明template参数时,前缀关键字class和typename可互换。
- 请使用关键字typename标识嵌套从属类型名称;但不得在base class lists(基类列)或member initialization list(成员初值列)内以它作为base class修饰符。
条款43 学习处理模板化基类内的名称(Know how to access names in templatized base classes.)
- 可以在derived class template内通过"this->"指涉base class template内的成员名称,或由一个明白写出的"base class资格修饰符"完成
条款44 将与参数无关的代码抽离template(Factor parameter-independent code out of templates.)
- template生成多个class和多个函数,所以任何template代码都不该与某个造成膨胀的template参数产生依赖关系
- 因非类型模板参数(non-type template parameters)而造成的代码膨胀,往往可以消除,做法是以函数参数或class成员变量替换template参数
- 因类型参数(type parameters)而造成的代码膨胀,往往可以降低,做法是让带有完全相同二进制表述(binary repressentations)的具现类型(instantiation types)共享实现码。
条款45 运用成员函数模板接受所有兼容类型(Use member function templates to accept “all compatible types.”)
- 请使用member function template(成员函数模板)生成可接受所有兼容类型的函数
- 如果你声明member template用于泛化copy构造或泛化assignment操作,你还是要声明正常的copy构造函数和copy assignment操作符。
条款46 需要类型转换时请为模板定义非成员函数(Define non-member functions inside templates when type conversions are desired.)
- 当我们编写一个class template,而它所提供之“与此template相关的”函数支持“所有参数之隐式类型转换”时,请将那些函数定义为“class template 内部的friend函数”。
条款47 请使用traits classes表现类型信息(Use traits classes for information about types.)
- traits class 使得类型相关信息在编译期可用。他们以template和template特化完成实现
- 整合重载技术(overloading)后,traits class有可能在编译期对类型执行if…else测试
条款48 认识template 元编程( Be aware of template metaprogramming.)
- Template meta programming(TMP,模板元编程)可将工作由运行期移往编译器,因而得以实现早期错误侦测和更高的执行效率。
- TMP可用来生成“基于策略选择组合”(based on combinations of policy choices)的客户定制代码,也可以用来避免生成某些特殊类型并不适合的代码。
Chapter 8 定制new和delete Customizing new and delete
条款49 了解new-handler的行为(Understand the behavior of the new-handler.)
- set_new_handler允许客户指定一个函数,在内存分配无法获得满足时被调用
- nothrow new是一个颇为局限的工具,因为它只适用于内存分配;后继的构造函数调用还是可能抛出异常
条款50 了解new和delete的合理替换时机(Understand when it makes sense to replace new and delete.)
- 有许多理由需要写个自定的new和delete,包括改善效能、对heap运用错误进行调试、收集heap使用信息等
条款51 编写new和delete时需固守常规(Adhere to convention when writing new and delete.)
- operator new应该内含一个无穷循环,并在其中尝试分配内存,如果它无法满足内存需求,应该调用new-handler。他也应该有能力处理0 bytes申请。class专属版本则还应该处理比正确大小更大的(错误)申请
- operator delete应该在收到null指针时不做任何事。class专属版本则还应该处理比正确大小更大的(错误)申请
条款52 写了placement new也要写placement delete(Write placement delete if you write placement new.)
- 当你写一个placement operator new,请确定也写出了对应的placement operator delete。如果没有这样做,你的程序可能会发生隐晦而时断时续的内存泄漏
- 当你声明palcement new和placement delete,确定不要无意识地遮掩了他们的正常版本
chapter 9 杂项 Miscellany
条款53 不要轻易护士编译器的警告(Pay attention to compiler warnings.)
- 严肃对待编译器发出的警告信息。努力在你的编译器的最高(最苛刻)警告级别下争取“无任何警告”的荣誉
- 不要过度依赖编译器的警告能力,因为不同的编译器对待事情的态度不同,一旦移植到另一个编译器上,你原本依赖的警告信息可能会消失
条款54 让自己熟悉包括TR1在内的标准程序库(Familiarize yourself with the standard library, including TR1.)
- C++ 标准程序库的主要机能由 STL,iostreams,locales 组成。并包括 C99 标准程序库。
- TR1 添加了智能指针(例如 tr1::shared_ptr),一般化函数指针(tr1::function),hash-based 容器,正则表达式(regular expressions)以及另外 10 个组件的支持。
- TR1 自身只是一份规范,为获得 TR1 提供的好处,你需要一份实物。一个好的实物来源是 Boost。
条款55 让自己熟悉Boost(Familiarize yourself with Boost.)
- Boost 是一个社群,也是一个网站。致力于免费,源码开放,同僚复审的 C++ 程序库开发。 Boost 在 C++ 标准化过程中扮演深具影响力的角色。
- Boost 提供许多 TR1 组件实现品,以及其他许多程序库。
https://www.boost.org/
参考
Effective C++: 55 Specific Ways to Improve Your Programs and Designs
Effective C++ 中文版
Effective C++ 专栏