Effective C++学习笔记1

 

一. 让自己习惯C++

1. 视C++为一个语言联邦

　　C++主要包括以下四个部分：

　　　　C：C++以C为基础，并兼容C。

　　　　Object-Oriented C++：面向对象编程，主要包括：类，封装，继承，多态。

　　　　Template C++：C++泛型编程（C++ Generic Programming）。

　　　　STL：主要包括：容器，迭代器，算法，函数对象。

　　C++高效编程守则视情况而变化，取决于你使用哪一部分C++。

2. 尽量使用const，enum，inline替换define

　　（1）const定义的常量在编译期确定，因此可以作为数组定义时使用。

　　（2）在class中只能初始化static const常量。

　　　　 在class中不能初始化static成员。只能在类中声明，然后在类的外部定义。

　　　　  const成员只能在类的构造函数初始话列表中初始化。

　　　　　示例代码如下：　　　 　

　　　　　　class my_Class
　　　　　　{
　　　　　　public:
　　 　　　　　　my_Class(int cnumber=0):c_number(cnumber){}
　　　　　　private:
　　 　　　　　　static const int sc_number=10;
 　　　　　　　　static int s_number;
　　 　　　　　　const int c_number;
　　　　　　};

 

　　　　　　int my_Class::s_number=90;

　　（3）在vs2008中是可以取enum 类型的地址的，和书上说的不一样。

　　（4）对于类似函数的#define宏，最好用inline函数代替。

　　（5）虽然有了上述的一些#define替代品，但是#ifdef/#ifndef依然扮演控制编译的重要角色。现在还不到预处理器全面隐退的时候。

3. 尽可能使用const

　　（1）STL迭代器相当于T*，所以const vectot<int>::iterator iter; 相当于 int const *iter;iter指针指向不能改变，但是指针指向的内容可以改变。要想让内容不改变需要使用：vector<int>::const_iterator iter;相当于const int* iter。

　　（2）const成员函数的目的是为了确认该成员函数可以作用于const对象身上。const对象不能改变类成员的值，不管这个成员是const还是non-const都不能改变。如果想在const成员函数中改变non-const成员的值，这个成员前面需要加上关键字：mutable，如：mutable int count;。对const对象的操作，仅限于读，并且只有const成员函数可以操作const对象。

　　（3）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版本可避免代码的重复。示例如下：

 

class TextBlock
{
public:
    const char& operator[](std::size_t position) const
    {
        ...    
        ...
        ...
        return text[position];
    }
    char& operator[](std::size_t position)
    {
        return const_cast<char&>(static_cast<const TextBlock&>(*this))[position];
    }
};

 

　　首先将非const的对象通过static_cast转换成const对象，然后调用const成员函数operator[]，之后对返回的const类型通过const_cast转换成非cosnt类型。

　　注意这种写代码的方式。

4. 确定对象被使用前都先被初始化

　　（1）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之前。构造函数最好使用成员初始化列表的形式，而不要在构造函数内使用赋值操作。成员初始化顺序是先初始化基类的成员变量，然后再初始化派生类的成员变量，class的成员初始化顺序总是按照其声明次序被初始化。所以为了安全起见，成员初始化类表顺序应该和成员声明顺序相同。

　　（2）为免除“跨编译器单元之初始化顺序”，请以local static对象代替non-local static 对象。

二. 构造/析构/赋值运算

5. 了解C++默默编写并调用哪些函数

　　（1）如果自己没有写，编译器为类声明下面四个函数：一个copy构造函数，一个copy assignment操作符，一个默认无参数构造函数和一个析构函数。如果用户定义了任意 一个构造函数，编译器不再提供默认构造函数。

　　（2）函数声明形式代码如下：

class Empty
{
public:
    Empty(){...}
    Empty(const Empty&){...}
    ~Empty(){...}
    Empty& operator=(const Empty&){...}
};

6. 若不想使用编译器自动生成的函数，就该明确拒绝。

　　（1）如果一个对象是独一无二的，不能被拷贝和赋值，可以通过将拷贝和赋值函数声明为私有的。

　　（2）注意这里一定要使用private继承，代码如下：

class UnCopyable
{
protected:
    UnCopyable(){}
    ~UnCopyable(){}
private:
    UnCopyable(const UnCopyable&);
    UnCopyable& operator=(const UnCopyable&);
};

class HomeForSale:private UnCopyable
{
    ...
};

7. 为多态基类声明virtual析构函数

　　（1）带多态性质的基类（polymorphic base class）应该声明一个virtual析构函数。如果class带有任何virtual函数，它就应该拥有一个virtual析构函数。

　　（2）class设计的目的如果不是作为base class使用，或者不具备多态性，就不该声明virtual析构函数。因为virtual函数会占用额外的一个指针空间。

8. 别让异常逃离构造函数

　　（1）析构函数绝不要吐出异常。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，然后吞掉它们（不传播）或终止程序。

　　（2）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。

9. 绝不在构造和析构函数过程中调用virtual函数。因为这类函数从不下降至derived class（比起当前执行构造函数和析构函数的那一层）。

10. 另operator=返回一个reference to*this。这样是为了实现“连锁赋值”。

11. 在operator=中处理“自我复制”

　　（1）确保当前对象自我赋值有良好行为。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技术。

　　（2）确保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，其行为仍然是正确的。

　　（3）实现方式的代码书写，一般有下面几种形式：

 

//下面的类将copy的公共部分代码封装在一个init函数中，然后在copy和赋值拷贝中调用公共代码
//但是在复制赋值语句中没有考虑到自身赋值。这里也不需要考虑自身赋值，因为这里没有存在heap
//分配的对象
class Teacher{
public:
    Teacher(string _name,int _age):name(_name),age(_age){}
    Teacher(const Teacher& rhs){
        init(rhs);
    }
    Teacher& operator=(const Teacher& rhs){
        init(rhs);
        return *this;
    }
    string getName(){
        return this->name;
    }
    int getAge(){
        return this->age;
    }
private:
    void init(const Teacher& rhs){
        this->name=rhs.name;
        this->age=rhs.age;
    }
    string name;
    int age;
};


//考虑"自身赋值"的四种方法
class School{
public:
    School(){
        teacher=new Teacher("Julia",22);
    }
    School(Teacher* _teacher){
        this->teacher=_teacher;
    }
    //对象交换方法，只需将对象中的所有属性交换即可
    void swap(School& rhs){
        School tmp(rhs);
        tmp.teacher=rhs.teacher;
        rhs.teacher=this->teacher;
        this->teacher=tmp.teacher;
    }
    School(const School& rhs){
        this->teacher=rhs.teacher;
    }
    //方法一，通过条件判断
    //这种方法存在异常安全性，如果new语句申请内存
    //没有成功，那么teacher指针指向将不确定
    School& operator=(const School& rhs){
        if (this==&rhs){
            cout<<"自身赋值"<<endl;
            return *this;
        }
        delete teacher;
        teacher=new Teacher(*rhs.teacher);
        return *this;
    }
    //方法二，拷贝然后复制
    School& operator=(const School& rhs){
        School *tmp=this->teacher;
        this->teacher=new Teacher(*rhs.teacher);
        delete tmp;
        return *this;
    }
    //方法三，拷贝然后交换,先将要赋值的内容做一份拷贝（生成一个局部临时对象），注意这里是pass by reference
    School& operator=(const School& rhs){
        School temp(rhs);
        swap(temp);
        return *this;
    }
    //方法四，是对方法三的进一步改进，采用pass by value方式,因为值传递会拷贝一份临时对象，就不用像三那样
    //写一条语句进行对象拷贝了
    School& operator=(School rhs){
        swap(rhs);
        return *this;
    }
    void print(){
        cout<<"this->teacher->name:"<<this->teacher->getName()<<endl<<"this->teacher->age:"<<this->teacher->getAge()<<endl;
    }
private:
    Teacher *teacher;
};

 

12. 复制对象时勿忘其每一个部分

　　（1）当编写一个copying函数，请确保：a. 复制所有local成员变量；b.调用所有base class内适当的copying函数。

　　（2）不要用某个copying函数实现另一个copying函数。应该将共同机能放在第三个函数中，这个函数一般是private的，命名为init，如上面11的代码Teacher所示。

　　（3）调用基类copying函数的方式如下面代码所示：

//赋值勿忘其每一个部分
class Student{
public:
    Student(string _name,int _age):name(_name),age(_age){}
    Student(const Student& rhs){
        init(rhs);
    }
    Student& operator=(const Student& rhs){
        init(rhs);
        return *this;
    }
    string getName(){
        return this->name;
    }
    int getAge(){
        return this->age;
    }
private:
    void init(const Student& rhs){
        this->name=rhs.name;
        this->age=rhs.age;
    }
    string name;
    int age;
};

class HighStudent:public Student{
public:
    HighStudent(string _name,int _age,bool _girlFriend):Student(_name,_age),girlFriend(_girlFriend){
    }
    //如果这里将Student(rhs)注释掉会出现下面的错误
    //error C2512: 'Student' : no appropriate default constructor available
    //这是因为回去调用基类的默认构造函数，而基类并没有提供默认的构造函数
    HighStudent(const HighStudent& rhs):Student(rhs),girlFriend(rhs.girlFriend){}
    HighStudent& operator=(const HighStudent& rhs){
        Student::operator=(rhs);//如果将这一句注释掉，基类的属性值不会改变，改变的只有派生类的值
        girlFriend=rhs.girlFriend;
        return *this;
    }
    bool getGirlFriend(){
        return girlFriend;
    }
    void print(){
        cout<<"Name:"<<getName()<<"\tAge:"<<getAge()<<"\tHas GirlFriend?: "<<getGirlFriend()<<endl;
    }
private:
    bool girlFriend;
};

 三.资源管理

13. 以对象管理资源

　　（1）把资源放进对象内，我们便可以依靠C++的“析构函数自身调用机制”确保资源被释放。

　　（2）资源取得时机便是初始化时机（RAII Resource Acquisition is Initialization）。

　　（3）auto_ptr，若通过copy构造函数或copy assignment操作符复制它们，被复制物便会变为null，而复制所得的指针将取得资源的唯一拥有全。

　　（4）使用方式，std::tr1::shared_ptr<Investment>  pInv(createInvestment);

　　　　　　　　　 std::auto_ptr<Investment>  pInv(createInvestment);

　　　　 注意它们只能指向单个对象，不能给它们分配对象数组。

14. 在资源管理中心小心copying行为

　　（1）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。

　　（2）普遍而常见的RAII class copying行为是：抑制copying、施行引用计数法。不过其它行为也都可能被实现。

15. 在资源管理类中提供对原始资源的访问

　　（1）RAII classes并不是为了封装某物而存在；它们的存在是为了确保一个特殊行为----资源释放----会发生。

　　（2）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“取得其所管理之资源”的办法。一般是提供一个get（）函数。

　　（3）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，但是隐式转换对客户端比较方便。

16. 成对使用new和delete时要采用相同的形式

　　（1）注意下面的这种形式：

　　　　typedef std::string AddressLines[4];

　　　　std::string* pal=new AddressLines;

　　　　delete pal;　　//这么写是错误的

　　　　delete[] pal;　　//这么写才是正确的

17. 以独立语句将newed对象置入智能指针

　　（1）给出一个出现异常的例子：

　　　　int priority();

　　　　void processWidget(std::tr1::shared_ptr<Widget> pw,int priority);

　　　　现在考虑调用：

　　　　processWidget(std::tr1::shared_ptr<Widget>(new Widget),priority());

　　　　这里编译器必须创建代码做下面三件事：

　　　　》调用priority

　　　　》new 一个widget对象

　　　　》调用tr1::shared_ptr构造函数

　　　　但是对于C++来说这三件事执行的顺序是不确定的，确定的是new 肯定在shared_ptr构造函数之前执行。如果执行顺序如下：

　　　　》new 一个widget对象

　　　　》调用priority

　　　　》调用tr1::shared_ptr构造函数

　　　　这时如果priority出现异常，将导致widget对象得不到释放。分开写成下面的形式：

　　　　std::tr1::shared_ptr<Widget> pw(new Widget);

　　　　processWidget(pw,priority);

　　　　就不会出现上述说的问题了。　　　

 四. 设计与声明

18. 让接口容易被使用，不易被误用。

19. 设计class犹如设计type。

20. 宁以pass-by-reference-to-const替换pass-by-value

　　（1）一般而言，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。对它们而言，pass-by-value比较合适。

　　（2）pass-by-reference-to-const可以避免切割问题（slicing problem）

21. 必须返回对象时，别妄想返回其reference

　　（1）绝不要还回pointer或reference指向一个local stack对象，或返回一个reference指向一个heap-allocated对象，或返回pointer或reference指向一个local static对象。

　　（2）这一条书中提供的示例很好，充分证明了作者的论点。

22. 将成员变量声明为private。

23. 宁以non-member、non-friend替换member函数。

　　（1）这里个人的理解是：和类密切相关的函数要写出成员函数，如果一些复杂的功能可以通过组合几个成员函数来完成，则完成这个功能的函数最好使用non-member函数。

24. 若所有参数皆需要类型转换，请为此采用non-member函数

　　（1）这个个人理解：对于一些二元运算符（+-×/等运算）的重载要使用non-member函数，必要时可以是friend。

　　（2）只有当参数被列于参数列（parameter list）时，这个参数才是隐式类型转换的合格参与者。地位相当于“被调用之成员函数所隶属的那个对象”----即this对象----的那个隐喻参数，绝不是隐式转换的合格参与者。

25. 考虑写出一个不抛出异常的swap函数。