C++编程规范 - Google
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中文文档路径:https://zh-google-styleguide.readthedocs.io/en/latest/google-cpp-styleguide/
1. 头文件
通常每一个.cc(或.cpp,常用于非Unix系统)文件都有一个对应的.h文件。也有一些常见例外,如单元测试代码和只包含main()函数的.cc文件。正确使用头文件可令代码在可读性、文件大小和性能上大为改观,但是应该遵守以下规则:
1.1 Self-contained 头文件
头文件应该能够自给自足(self-contained,也就是可以作为第一个头文件被引入),并以.h结尾。换言之,用户和重构工具不需要为特别场合而包含额外的头文件。详言之,一个头文件要有#define保护,统统包含它所需要的其它头文件。如果.h文件声明了一个模板或内联函数,同时也在该文件加以定义。凡是有用到这些的.cc文件,就得统统包含该头文件,否则程序可能会在构建中链接失败。
1.2 #define保护
所有头文件都应该使用#define来防止头文件被多重包含, 命名格式当是: <PROJECT>_<PATH>_<FILE>_H_
。为保证唯一性, 头文件的命名应该基于所在项目源代码树的全路径. 例如, 项目foo 中的头文件foo/src/bar/baze.h可按如下方式保护:
#ifndef FOO_BAR_BAZ_H_
#define FOO_BAR_BAZ_H_
...
#endif // FOO_BAR_BAZ_H_
1.3 前置声明
尽可能地避免使用前置声明。使用#include包含需要的头文件即可。
定义:
所谓「前置声明」(forward declaration)是类、函数和模板的纯粹声明,没伴随着其定义。
优点:
- 前置声明能够节省编译时间,多余的#include会迫使编译器展开更多的文件,处理更多的输入。
- 前置声明能够节省不必要的重新编译的时间。#include使代码因为头文件中无关的改动而被重新编译多次。
缺点:
- 前置声明隐藏了依赖关系,头文件改动时,用户的代码会跳过必要的重新编译过程。
- 前置声明可能会被库的后续更改所破坏。前置声明函数或模板有时会妨碍头文件开发者变动其 API。例如扩大形参类型,加个自带默认参数的模板形参等等。
- 前置声明来自命名空间std::的symbol 时,其行为未定义。
- 很难判断什么时候该用前置声明,什么时候该用#include。极端情况下,用前置声明代替
includes
甚至都会暗暗地改变代码的含义。 - 前置声明了不少来自头文件的 symbol 时,就会比单单一行的
include
冗长。 - 仅仅为了能前置声明而重构代码(比如用指针成员代替对象成员)会使代码变得更慢更复杂。
1.4 内联函数
只有当函数只有10行甚至更少时才将其定义为内联函数。
定义:
当函数被声明为内联函数之后,编译器会将其内联展开, 而不是按通常的函数调用机制进行调用。
优点:
只要内联的函数体较小,内联该函数可以令目标代码更加高效。 对于存取函数以及其它函数体比较短,性能关键的函数, 鼓励使用内联。
缺点:
滥用内联将导致程序变得更慢, 内联可能使目标代码量或增或减,这取决于内联函数的大小。内联非常短小的存取函数通常会减少代码大小,但内联一个相当大的函数将戏剧性的增加代码大小。 现代处理器由于更好的利用了指令缓存,小巧的代码往往执行更快。
结论:
- 一个较为合理的经验准则是,不要内联超过10行的函数。谨慎对待析构函数, 析构函数往往比其表面看起来要更长,因为有隐含的成员和基类析构函数被调用。
- 另一个实用的经验准则:内联那些包含循环或switch语句的函数常常是得不偿失 (除非在大多数情况下, 这些循环或switch语句从不被执行)。
- 有些函数即使声明为内联的也不一定会被编译器内联, 这点很重要; 比如虚函数和递归函数就不会被正常内联. 通常, 递归函数不应该声明成内联函数。
1.5 #include的路径和顺序
使用标准的头文件包含顺序可增强可读性, 避免隐藏依赖,正确的引用顺序: 相关头文件, C 库, C++ 库, 其他库的头文件, 本项目内的头文件。
项目内头文件应按照项目源代码目录树结构排列, 避免使用 UNIX 特殊的快捷目录 .
(当前目录) 或 ..
(上级目录). 例如, google-awesome-project/src/base/logging.h
应该按如下方式包含:
#include "base/logging.h"
又如, dir/foo.cc
或 dir/foo_test.cc
的主要作用是实现或测试 dir2/foo2.h
的功能, foo.cc
中包含头文件的次序如下:
dir2/foo2.h
(优先位置, 详情如下)- C 系统文件
- C++ 系统文件
- 其他库的
.h
文件- 本项目内
.h
文件
这种优先的顺序排序保证当 dir2/foo2.h
遗漏某些必要的库时, dir/foo.cc
或 dir/foo_test.cc
的构建会立刻中止。因此这一条规则保证维护这些文件的人们首先看到构建中止的消息而不是维护其他包的人们。
您所依赖的符号 (symbols) 被哪些头文件所定义,您就应该包含(include)哪些头文件,前置声明(forward declarations) 情况除外。比如您要用到 bar.h
中的某个符号, 哪怕您所包含的 foo.h
已经包含了 bar.h
, 也照样得包含 bar.h
, 除非 foo.h
有明确说明它会自动向您提供 bar.h
中的 symbol. 不过,凡是 cc 文件所对应的「相关头文件」已经包含的,就不用再重复包含进其 cc 文件里面了,就像 foo.cc
只包含 foo.h
就够了,不用再管后者所包含的其它内容。
举例来说, google-awesome-project/src/foo/internal/fooserver.cc
的包含次序如下:
1 #include "foo/public/fooserver.h" // 优先位置 2 3 #include <sys/types.h> 4 #include <unistd.h> 5 6 #include <hash_map> 7 #include <vector> 8 9 #include "base/basictypes.h" 10 #include "base/commandlineflags.h" 11 #include "foo/public/bar.h"
2. 作用域
2.1命名空间
鼓励在 .cc
文件内使用匿名命名空间或 static
声明。使用具名的命名空间时, 其名称可基于项目名或相对路径。禁止使用 using 指示(using-directive)。禁止使用内联命名空间(inline namespace)。
定义:
命名空间将全局作用域细分为独立的, 具名的作用域, 可有效防止全局作用域的命名冲突.
优点:
虽然类已经提供了(可嵌套的)命名轴线 (YuleFox 注: 将命名分割在不同类的作用域内), 命名空间在这基础上又封装了一层.
举例来说, 两个不同项目的全局作用域都有一个类 Foo
, 这样在编译或运行时造成冲突. 如果每个项目将代码置于不同命名空间中, project1::Foo
和 project2::Foo
作为不同符号自然不会冲突.
内联命名空间会自动把内部的标识符放到外层作用域,比如:
namespace X { inline namespace Y { void foo(); } // namespace Y } // namespace X
X::Y::foo()
与 X::foo()
彼此可代替。内联命名空间主要用来保持跨版本的 ABI 兼容性。
缺点:
命名空间具有迷惑性, 因为它们使得区分两个相同命名所指代的定义更加困难。
内联命名空间很容易令人迷惑,毕竟其内部的成员不再受其声明所在命名空间的限制。内联命名空间只在大型版本控制里有用。
有时候不得不多次引用某个定义在许多嵌套命名空间里的实体,使用完整的命名空间会导致代码的冗长。
在头文件中使用匿名空间导致违背 C++ 的唯一定义原则 (One Definition Rule (ODR)).
结论:
根据下文将要提到的策略合理使用命名空间.
-
遵守 命名空间命名 中的规则。
-
像之前的几个例子中一样,在命名空间的最后注释出命名空间的名字。
-
用命名空间把文件包含, gflags 的声明/定义, 以及类的前置声明以外的整个源文件封装起来, 以区别于其它命名空间:
// .h 文件 namespace mynamespace { // 所有声明都置于命名空间中 // 注意不要使用缩进 class MyClass { public: ... void Foo(); }; } // namespace mynamespace // .cc 文件 namespace mynamespace { // 函数定义都置于命名空间中 void MyClass::Foo() { ... } } // namespace mynamespace 更复杂的 .cc 文件包含更多, 更复杂的细节, 比如 gflags 或 using 声明。 #include "a.h" DEFINE_FLAG(bool, someflag, false, "dummy flag"); namespace a { ...code for a... // 左对齐 } // namespace a
-
不要在命名空间
std
内声明任何东西, 包括标准库的类前置声明. 在std
命名空间声明实体是未定义的行为, 会导致如不可移植. 声明标准库下的实体, 需要包含对应的头文件. -
不应该使用 using 指示 引入整个命名空间的标识符号。
// 禁止 —— 污染命名空间 using namespace foo;
-
不要在头文件中使用 命名空间别名 除非显式标记内部命名空间使用。因为任何在头文件中引入的命名空间都会成为公开API的一部分。
// 在 .cc 中使用别名缩短常用的命名空间 namespace baz = ::foo::bar::baz; // 在 .h 中使用别名缩短常用的命名空间 namespace librarian { namespace impl { // 仅限内部使用 namespace sidetable = ::pipeline_diagnostics::sidetable; } // namespace impl inline void my_inline_function() { // 限制在一个函数中的命名空间别名 namespace baz = ::foo::bar::baz; ... } } // namespace librarian
-
禁止用内联命名空间
2.2 匿名命名空间和静态变量
在 .cc
文件中定义一个不需要被外部引用的变量时,可以将它们放在匿名命名空间或声明为 static
。但是不要在 .h
文件中这么做。
定义:
所有置于匿名命名空间的声明都具有内部链接性,函数和变量可以经由声明为 static
拥有内部链接性,这意味着你在这个文件中声明的这些标识符都不能在另一个文件中被访问。即使两个文件声明了完全一样名字的标识符,它们所指向的实体实际上是完全不同的。
结论:
推荐、鼓励在 .cc
中对于不需要在其他地方引用的标识符使用内部链接性声明,但是不要在 .h
中使用。
匿名命名空间的声明和具名的格式相同,在最后注释上 namespace
:
namespace { ... } // namespace
2.3 非成员函数、静态成员函数和全局函数
使用静态成员函数或命名空间内的非成员函数, 尽量不要用裸的全局函数. 将一系列函数直接置于命名空间中,不要用类的静态方法模拟出命名空间的效果,类的静态方法应当和类的实例或静态数据紧密相关.
有时, 把函数的定义同类的实例脱钩是有益的, 甚至是必要的. 这样的函数可以被定义成静态成员, 或是非成员函数. 非成员函数不应依赖于外部变量, 应尽量置于某个命名空间内. 相比单纯为了封装若干不共享任何静态数据的静态成员函数而创建类, 不如使用 2.1. 命名空间 。举例而言,对于头文件 myproject/foo_bar.h
, 应当使用
1 namespace myproject { 2 namespace foo_bar { 3 void Function1(); 4 void Function2(); 5 } // namespace foo_bar 6 } // namespace myproject
而非
1 namespace myproject { 2 class FooBar { 3 public: 4 static void Function1(); 5 static void Function2(); 6 }; 7 } // namespace myproject
定义在同一编译单元的函数, 被其他编译单元直接调用可能会引入不必要的耦合和链接时依赖; 静态成员函数对此尤其敏感. 可以考虑提取到新类中, 或者将函数置于独立库的命名空间内.
如果你必须定义非成员函数, 又只是在 .cc
文件中使用它, 可使用匿名 2.1. 命名空间 或 static
链接关键字 (如 static int Foo() {...}
) 限定其作用域.
2.4 局部变量
将函数变量尽可能置于最小作用域内,并在变量声明时进行初始化。
C++ 允许在函数的任何位置声明变量. 我们提倡在尽可能小的作用域中声明变量, 离第一次使用越近越好. 这使得代码浏览者更容易定位变量声明的位置, 了解变量的类型和初始值. 特别是,应使用初始化的方式替代声明再赋值, 比如:int i;
i = f(); // 坏——初始化和声明分离 int j = g(); // 好——初始化时声明 vector<int> v; v.push_back(1); // 用花括号初始化更好 v.push_back(2); vector<int> v = {1, 2}; // 好——v 一开始就初始化
属于 if
, while
和 for
语句的变量应当在这些语句中正常地声明,这样子这些变量的作用域就被限制在这些语句中了,举例而言:
while (const char* p = strchr(str, '/')) str = p + 1;
有一个例外, 如果变量是一个对象, 每次进入作用域都要调用其构造函数, 每次退出作用域都要调用其析构函数. 这会导致效率降低。
// 低效的实现 for (int i = 0; i < 1000000; ++i) { Foo f; // 构造函数和析构函数分别调用 1000000 次! f.DoSomething(i); }
在循环作用域外面声明这类变量要高效的多:
Foo f; // 构造函数和析构函数只调用 1 次 for (int i = 0; i < 1000000; ++i) { f.DoSomething(i); }
2.5 静态和全局变量
禁止定义静态储存周期非POD变量,禁止使用含有副作用的函数初始化POD全局变量,因为多编译单元中的静态变量执行时的构造和析构顺序是未明确的,这将导致代码的不可移植。
禁止使用类的 静态储存周期 变量:由于构造和析构函数调用顺序的不确定性,它们会导致难以发现的 bug 。不过 constexpr
变量除外,毕竟它们又不涉及动态初始化或析构。
静态生存周期的对象,即包括了全局变量,静态变量,静态类成员变量和函数静态变量,都必须是原生数据类型 (POD : Plain Old Data): 即 int, char 和 float, 以及 POD 类型的指针、数组和结构体。
静态变量的构造函数、析构函数和初始化的顺序在 C++ 中是只有部分明确的,甚至随着构建变化而变化,导致难以发现的 bug. 所以除了禁用类类型的全局变量,我们也不允许用函数返回值来初始化 POD 变量,除非该函数(比如 getenv()
或 getpid()
)不涉及任何全局变量。函数作用域里的静态变量除外,毕竟它的初始化顺序是有明确定义的,而且只会在指令执行到它的声明那里才会发生。
同理,全局和静态变量在程序中断时会被析构,无论所谓中断是从 main()
返回还是对 exit()
的调用。析构顺序正好与构造函数调用的顺序相反。但既然构造顺序未定义,那么析构顺序当然也就不定了。比如,在程序结束时某静态变量已经被析构了,但代码还在跑——比如其它线程——并试图访问它且失败;再比如,一个静态 string 变量也许会在一个引用了前者的其它变量析构之前被析构掉。
改善以上析构问题的办法之一是用 quick_exit()
来代替 exit()
并中断程序。它们的不同之处是前者不会执行任何析构,也不会执行 atexit()
所绑定的任何 handlers. 如果您想在执行 quick_exit()
来中断时执行某 handler(比如刷新 log),您可以把它绑定到 _at_quick_exit()
. 如果您想在 exit()
和 quick_exit()
都用上该 handler, 都绑定上去。
综上所述,我们只允许 POD 类型的静态变量,即完全禁用 vector
(使用 C 数组替代) 和 string
(使用 const char []
)。
如果您确实需要一个 class
类型的静态或全局变量,可以考虑在 main()
函数或 pthread_once()
内初始化一个指针且永不回收。注意只能用 raw 指针,别用智能指针,毕竟后者的析构函数涉及到上文指出的不定顺序问题。
3. 类
3.1 构造函数的职责
构造函数不允许调用虚函数. 如果代码允许, 直接终止程序是一个合适的处理错误的方式. 否则, 考虑用 Init()
方法或工厂函数.
构造函数不得调用虚函数, 或尝试报告一个非致命错误. 如果对象需要进行有意义的 (non-trivial) 初始化, 考虑使用明确的 Init() 方法或使用工厂模式.
3.2 隐式类型转换
不要定义隐式类型转换. 对于转换运算符和单参数构造函数, 请使用 explicit
关键字.
explicit
关键字可以用于构造函数或 (在 C++11 引入) 类型转换运算符, 以保证只有当目的类型在调用点被显式写明时才能进行类型转换, 例如使用 cast
. 这不仅作用于隐式类型转换, 还能作用于 C++11 的列表初始化语法:
1 class Foo { 2 explicit Foo(int x, double y); 3 ... 4 }; 5 6 void Func(Foo f);
此时下面的代码是不允许的:
1 Func({42, 3.14}); // Error
这一代码从技术上说并非隐式类型转换, 但是语言标准认为这是 explicit
应当限制的行为.
3.3 可拷贝类型和可移动类型
总述
如果你的类型需要, 就让它们支持拷贝 / 移动. 否则, 就把隐式产生的拷贝和移动函数禁用.
定义
可拷贝类型允许对象在初始化时得到来自相同类型的另一对象的值, 或在赋值时被赋予相同类型的另一对象的值, 同时不改变源对象的值. 对于用户定义的类型, 拷贝操作一般通过拷贝构造函数与拷贝赋值操作符定义. string
类型就是一个可拷贝类型的例子.
可移动类型允许对象在初始化时得到来自相同类型的临时对象的值, 或在赋值时被赋予相同类型的临时对象的值 (因此所有可拷贝对象也是可移动的). std::unique_ptr<int>
就是一个可移动但不可复制的对象的例子. 对于用户定义的类型, 移动操作一般是通过移动构造函数和移动赋值操作符实现的.
3.4 结构体 VS. 类
总述
仅当只有数据成员时使用 struct
, 其它一概使用 class
.
说明
在 C++ 中 struct
和 class
关键字几乎含义一样. 我们为这两个关键字添加我们自己的语义理解, 以便为定义的数据类型选择合适的关键字.
struct
用来定义包含数据的被动式对象, 也可以包含相关的常量, 但除了存取数据成员之外, 没有别的函数功能. 并且存取功能是通过直接访问位域, 而非函数调用. 除了构造函数, 析构函数, Initialize()
, Reset()
, Validate()
等类似的用于设定数据成员的函数外, 不能提供其它功能的函数.
3.5 继承
总述
使用组合 (YuleFox 注: 这一点也是 GoF 在 <<Design Patterns>> 里反复强调的) 常常比使用继承更合理. 如果使用继承的话, 定义为 public
继承.
定义
当子类继承基类时, 子类包含了父基类所有数据及操作的定义. C++ 实践中, 继承主要用于两种场合: 实现继承, 子类继承父类的实现代码; 接口继承, 子类仅继承父类的方法名称.
优点
实现继承通过原封不动的复用基类代码减少了代码量. 由于继承是在编译时声明, 程序员和编译器都可以理解相应操作并发现错误. 从编程角度而言, 接口继承是用来强制类输出特定的 API. 在类没有实现 API 中某个必须的方法时, 编译器同样会发现并报告错误.
缺点
对于实现继承, 由于子类的实现代码散布在父类和子类间之间, 要理解其实现变得更加困难. 子类不能重写父类的非虚函数, 当然也就不能修改其实现. 基类也可能定义了一些数据成员, 因此还必须区分基类的实际布局.
结论
所有继承必须是 public
的. 如果你想使用私有继承, 你应该替换成把基类的实例作为成员对象的方式.
不要过度使用实现继承. 组合常常更合适一些. 尽量做到只在 “是一个” (“is-a”) 的情况下使用继承: 如果 Bar
的确 “是一种” Foo
, Bar
才能继承 Foo
.
3.6 多重继承
总述
真正需要用到多重实现继承的情况少之又少. 只在以下情况我们才允许多重继承: 最多只有一个基类是非抽象类; 其它基类都是以 Interface
为后缀的 纯接口类.
定义
多重继承允许子类拥有多个基类. 要将作为 纯接口 的基类和具有 实现 的基类区别开来.
优点
相比单继承 (见 继承), 多重实现继承可以复用更多的代码.
缺点
真正需要用到多重 实现 继承的情况少之又少. 有时多重实现继承看上去是不错的解决方案, 但这时你通常也可以找到一个更明确, 更清晰的不同解决方案.
结论
只有当所有父类除第一个外都是 纯接口类 时, 才允许使用多重继承. 为确保它们是纯接口, 这些类必须以 Interface
为后缀.
3.7 接口
总述
接口是指满足特定条件的类, 这些类以 Interface
为后缀 (不强制).
定义
当一个类满足以下要求时, 称之为纯接口:
- 只有纯虚函数 (“
=0
”) 和静态函数 (除了下文提到的析构函数). - 没有非静态数据成员.
- 没有定义任何构造函数. 如果有, 也不能带有参数, 并且必须为
protected
. - 如果它是一个子类, 也只能从满足上述条件并以
Interface
为后缀的类继承.
接口类不能被直接实例化, 因为它声明了纯虚函数. 为确保接口类的所有实现可被正确销毁, 必须为之声明虚析构函数 (作为上述第 1 条规则的特例, 析构函数不能是纯虚函数).
3.8 运算符重载
总述
除少数特定环境外, 不要重载运算符. 也不要创建用户定义字面量.
定义
C++ 允许用户通过使用 operator
关键字 对内建运算符进行重载定义 , 只要其中一个参数是用户定义的类型. operator
关键字还允许用户使用 operator""
定义新的字面运算符, 并且定义类型转换函数, 例如 operator bool()
.
结论
只有在意义明显, 不会出现奇怪的行为并且与对应的内建运算符的行为一致时才定义重载运算符. 例如, |
要作为位或或逻辑或来使用, 而不是作为 shell 中的管道.
总述
将 所有 数据成员声明为 private
, 除非是 static const
类型成员 (遵循 常量命名规则). 处于技术上的原因, 在使用 Google Test 时我们允许测试固件类中的数据成员为 protected
.
3.9 声明顺序
总述
将相似的声明放在一起, 将 public
部分放在最前.
说明
类定义一般应以 public:
开始, 后跟 protected:
, 最后是 private:
. 省略空部分.
在各个部分中, 建议将类似的声明放在一起, 并且建议以如下的顺序: 类型 (包括 typedef
, using
和嵌套的结构体与类), 常量, 工厂函数, 构造函数, 赋值运算符, 析构函数, 其它函数, 数据成员.
4. 函数
4.1 参数顺序
总述
函数的参数顺序为: 输入参数在先, 后跟输出参数.
说明
C/C++ 中的函数参数或者是函数的输入, 或者是函数的输出, 或兼而有之. 输入参数通常是值参或 const
引用, 输出参数或输入/输出参数则一般为非 const
指针. 在排列参数顺序时, 将所有的输入参数置于输出参数之前. 特别要注意, 在加入新参数时不要因为它们是新参数就置于参数列表最后, 而是仍然要按照前述的规则, 即将新的输入参数也置于输出参数之前.
这并非一个硬性规定. 输入/输出参数 (通常是类或结构体) 让这个问题变得复杂. 并且, 有时候为了其他函数保持一致, 你可能不得不有所变通.
4.2 编写简短函数
总述
我们倾向于编写简短, 凝练的函数.
说明
我们承认长函数有时是合理的, 因此并不硬性限制函数的长度. 如果函数超过 40 行, 可以思索一下能不能在不影响程序结构的前提下对其进行分割.即使一个长函数现在工作的非常好, 一旦有人对其修改, 有可能出现新的问题, 甚至导致难以发现的 bug. 使函数尽量简短, 以便于他人阅读和修改代码.在处理代码时, 你可能会发现复杂的长函数. 不要害怕修改现有代码: 如果证实这些代码使用 / 调试起来很困难, 或者你只需要使用其中的一小段代码, 考虑将其分割为更加简短并易于管理的若干函数.
4.3 引用参数
总述
所有按引用传递的参数必须加上 const
.
定义
在 C 语言中, 如果函数需要修改变量的值, 参数必须为指针, 如 int foo(int *pval)
. 在 C++ 中, 函数还可以声明为引用参数: int foo(int &val)
.
优点
定义引用参数可以防止出现 (*pval)++
这样丑陋的代码. 引用参数对于拷贝构造函数这样的应用也是必需的. 同时也更明确地不接受空指针.
缺点
容易引起误解, 因为引用在语法上是值变量却拥有指针的语义.
结论
函数参数列表中, 所有引用参数都必须是 const
:
void Foo(const string &in, string *out);
事实上这在 Google Code 是一个硬性约定: 输入参数是值参或 const
引用, 输出参数为指针. 输入参数可以是 const
指针, 但决不能是非 const
的引用参数, 除非特殊要求, 比如 swap()
.
有时候, 在输入形参中用 const T*
指针比 const T&
更明智. 比如:
- 可能会传递空指针.
- 函数要把指针或对地址的引用赋值给输入形参.
总而言之, 大多时候输入形参往往是 const T&
. 若用 const T*
则说明输入另有处理. 所以若要使用 const T*
, 则应给出相应的理由, 否则会使得读者感到迷惑.
4.4 函数重载
总述
若要使用函数重载, 则必须能让读者一看调用点就胸有成竹, 而不用花心思猜测调用的重载函数到底是哪一种. 这一规则也适用于构造函数.
定义
你可以编写一个参数类型为 const string&
的函数, 然后用另一个参数类型为 const char*
的函数对其进行重载:
1 class MyClass { 2 public: 3 void Analyze(const string &text); 4 void Analyze(const char *text, size_t textlen); 5 };
优点
通过重载参数不同的同名函数, 可以令代码更加直观. 模板化代码需要重载, 这同时也能为使用者带来便利.
缺点
如果函数单靠不同的参数类型而重载 (acgtyrant 注:这意味着参数数量不变), 读者就得十分熟悉 C++ 五花八门的匹配规则, 以了解匹配过程具体到底如何. 另外, 如果派生类只重载了某个函数的部分变体, 继承语义就容易令人困惑.
结论
如果打算重载一个函数, 可以试试改在函数名里加上参数信息. 例如, 用 AppendString()
和 AppendInt()
等, 而不是一口气重载多个 Append()
. 如果重载函数的目的是为了支持不同数量的同一类型参数, 则优先考虑使用 std::vector
以便使用者可以用 列表初始化 指定参数.
4.5 缺省参数
总述
只允许在非虚函数中使用缺省参数, 且必须保证缺省参数的值始终一致. 缺省参数与 函数重载 遵循同样的规则. 一般情况下建议使用函数重载, 尤其是在缺省函数带来的可读性提升不能弥补下文中所提到的缺点的情况下.
优点
有些函数一般情况下使用默认参数, 但有时需要又使用非默认的参数. 缺省参数为这样的情形提供了便利, 使程序员不需要为了极少的例外情况编写大量的函数. 和函数重载相比, 缺省参数的语法更简洁明了, 减少了大量的样板代码, 也更好地区别了 “必要参数” 和 “可选参数”.
缺点
- 缺省参数实际上是函数重载语义的另一种实现方式, 因此所有 不应当使用函数重载的理由 也都适用于缺省参数.
- 虚函数调用的缺省参数取决于目标对象的静态类型, 此时无法保证给定函数的所有重载声明的都是同样的缺省参数.
- 缺省参数是在每个调用点都要进行重新求值的, 这会造成生成的代码迅速膨胀. 作为读者, 一般来说也更希望缺省的参数在声明时就已经被固定了, 而不是在每次调用时都可能会有不同的取值.
- 缺省参数会干扰函数指针, 导致函数签名与调用点的签名不一致. 而函数重载不会导致这样的问题.
结论
对于虚函数, 不允许使用缺省参数, 因为在虚函数中缺省参数不一定能正常工作. 如果在每个调用点缺省参数的值都有可能不同, 在这种情况下缺省函数也不允许使用. (例如, 不要写像 void f(int n = counter++);
这样的代码.)
在其他情况下, 如果缺省参数对可读性的提升远远超过了以上提及的缺点的话, 可以使用缺省参数. 如果仍有疑惑, 就使用函数重载.
5. 命名约定
最重要的一致性规则是命名管理. 命名的风格能让我们在不需要去查找类型声明的条件下快速地了解某个名字代表的含义: 类型, 变量, 函数, 常量, 宏, 等等, 甚至. 我们大脑中的模式匹配引擎非常依赖这些命名规则.
命名规则具有一定随意性, 但相比按个人喜好命名, 一致性更重要, 所以无论你认为它们是否重要, 规则总归是规则.
5.1 通用命名规则
总述
函数命名, 变量命名, 文件命名要有描述性; 少用缩写.
说明
尽可能使用描述性的命名, 别心疼空间, 毕竟相比之下让代码易于新读者理解更重要. 不要用只有项目开发者能理解的缩写, 也不要通过砍掉几个字母来缩写单词.
int price_count_reader; // 无缩写 int num_errors; // "num" 是一个常见的写法 int num_dns_connections; // 人人都知道 "DNS" 是什么 int n; // 毫无意义. int nerr; // 含糊不清的缩写. int n_comp_conns; // 含糊不清的缩写. int wgc_connections; // 只有贵团队知道是什么意思. int pc_reader; // "pc" 有太多可能的解释了. int cstmr_id; // 删减了若干字母.
注意, 一些特定的广为人知的缩写是允许的, 例如用 i
表示迭代变量和用 T
表示模板参数.
5.2 文件命名
总述
文件名要全部小写, 可以包含下划线 (_
) 或连字符 (-
), 依照项目的约定. 如果没有约定, 那么 “_
” 更好.
说明
可接受的文件命名示例:
my_useful_class.cc
my-useful-class.cc
myusefulclass.cc
myusefulclass_test.cc
//_unittest
和_regtest
已弃用.
C++ 文件要以 .cc
结尾, 头文件以 .h
结尾. 专门插入文本的文件则以 .inc
结尾, 参见 头文件自足.
不要使用已经存在于 /usr/include
下的文件名 (即编译器搜索系统头文件的路径), 如 db.h
.
通常应尽量让文件名更加明确. http_server_logs.h
就比 logs.h
要好. 定义类时文件名一般成对出现, 如 foo_bar.h
和 foo_bar.cc
, 对应于类 FooBar
.
5.3 类型命名
总述
类型名称的每个单词首字母均大写, 不包含下划线: MyExcitingClass
, MyExcitingEnum
.
说明
所有类型命名 —— 类, 结构体, 类型定义 (typedef
), 枚举, 类型模板参数 —— 均使用相同约定, 即以大写字母开始, 每个单词首字母均大写, 不包含下划线. 例如:
1 // 类和结构体 2 class UrlTable { ... 3 class UrlTableTester { ... 4 struct UrlTableProperties { ... 5 6 // 类型定义 7 typedef hash_map<UrlTableProperties *, string> PropertiesMap; 8 9 // using 别名 10 using PropertiesMap = hash_map<UrlTableProperties *, string>; 11 12 // 枚举 13 enum UrlTableErrors { ...
5.4 变量命名
总述
变量 (包括函数参数) 和数据成员名一律小写, 单词之间用下划线连接. 类的成员变量以下划线结尾, 但结构体的就不用, 如: a_local_variable
, a_struct_data_member
, a_class_data_member_
.
说明
普通变量命名
举例:
string table_name; // 好 - 用下划线. string tablename; // 好 - 全小写. string tableName; // 差 - 混合大小写
类数据成员
不管是静态的还是非静态的, 类数据成员都可以和普通变量一样, 但要接下划线.
class TableInfo { ... private: string table_name_; // 好 - 后加下划线. string tablename_; // 好. static Pool<TableInfo>* pool_; // 好. };
构体变量
不管是静态的还是非静态的, 结构体数据成员都可以和普通变量一样, 不用像类那样接下划线:
struct UrlTableProperties { string name; int num_entries; static Pool<UrlTableProperties>* pool; };
5.5 常量命名
总述
声明为 constexpr
或 const
的变量, 或在程序运行期间其值始终保持不变的, 命名时以 “k” 开头, 大小写混合. 例如:
const int kDaysInAWeek = 7;
说明
所有具有静态存储类型的变量 (例如静态变量或全局变量) 都应当以此方式命名. 对于其他存储类型的变量, 如自动变量等, 这条规则是可选的. 如果不采用这条规则, 就按照一般的变量命名规则.
5.6 函数命名
总述
常规函数使用大小写混合, 取值和设值函数则要求与变量名匹配: MyExcitingFunction()
, MyExcitingMethod()
, my_exciting_member_variable()
, set_my_exciting_member_variable()
.
说明
一般来说, 函数名的每个单词首字母大写 (即 “驼峰变量名” 或 “帕斯卡变量名”), 没有下划线. 对于首字母缩写的单词, 更倾向于将它们视作一个单词进行首字母大写 (例如, 写作 StartRpc()
而非 StartRPC()
).
AddTableEntry()
DeleteUrl()
OpenFileOrDie()
(同样的命名规则同时适用于类作用域与命名空间作用域的常量, 因为它们是作为 API 的一部分暴露对外的, 因此应当让它们看起来像是一个函数, 因为在这时, 它们实际上是一个对象而非函数的这一事实对外不过是一个无关紧要的实现细节.)
取值和设值函数的命名与变量一致. 一般来说它们的名称与实际的成员变量对应, 但并不强制要求. 例如 int count()
与 void set_count(int count)
.
5.7 命名空间命名
总述
命名空间以小写字母命名. 最高级命名空间的名字取决于项目名称. 要注意避免嵌套命名空间的名字之间和常见的顶级命名空间的名字之间发生冲突.
顶级命名空间的名称应当是项目名或者是该命名空间中的代码所属的团队的名字. 命名空间中的代码, 应当存放于和命名空间的名字匹配的文件夹或其子文件夹中.
注意 不使用缩写作为名称 的规则同样适用于命名空间. 命名空间中的代码极少需要涉及命名空间的名称, 因此没有必要在命名空间中使用缩写.
5.8 枚举命名
总述
枚举的命名应当和 常量 或 宏 一致: kEnumName
或是 ENUM_NAME
.
说明
单独的枚举值应该优先采用 常量 的命名方式. 但 宏 方式的命名也可以接受. 枚举名 UrlTableErrors
(以及 AlternateUrlTableErrors
) 是类型, 所以要用大小写混合的方式.
enum UrlTableErrors { kOK = 0, kErrorOutOfMemory, kErrorMalformedInput, }; enum AlternateUrlTableErrors { OK = 0, OUT_OF_MEMORY = 1, MALFORMED_INPUT = 2, };
5.9 宏命名
总述
你并不打算 使用宏, 对吧? 如果你一定要用, 像这样命名: MY_MACRO_THAT_SCARES_SMALL_CHILDREN
.
说明
参考 预处理宏; 通常 不应该 使用宏. 如果不得不用, 其命名像枚举命名一样全部大写, 使用下划线:
#define ROUND(x) ... #define PI_ROUNDED 3.0
6. 注释
注释虽然写起来很痛苦, 但对保证代码可读性至关重要. 下面的规则描述了如何注释以及在哪儿注释. 当然也要记住: 注释固然很重要, 但最好的代码应当本身就是文档. 有意义的类型名和变量名, 要远胜过要用注释解释的含糊不清的名字.
你写的注释是给代码读者看的, 也就是下一个需要理解你的代码的人. 所以慷慨些吧, 下一个读者可能就是你!
6.1 注释风格
总述
使用 //
或 /* */
, 统一就好.
说明
//
或 /* */
都可以; 但 //
更 常用. 要在如何注释及注释风格上确保统一.
6.2 文件注释
总述
在每一个文件开头加入版权公告.
文件注释描述了该文件的内容. 如果一个文件只声明, 或实现, 或测试了一个对象, 并且这个对象已经在它的声明处进行了详细的注释, 那么就没必要再加上文件注释. 除此之外的其他文件都需要文件注释.
说明
法律公告和作者信息
每个文件都应该包含许可证引用. 为项目选择合适的许可证版本.(比如, Apache 2.0, BSD, LGPL, GPL)
如果你对原始作者的文件做了重大修改, 请考虑删除原作者信息.
文件内容
如果一个 .h
文件声明了多个概念, 则文件注释应当对文件的内容做一个大致的说明, 同时说明各概念之间的联系. 一个一到两行的文件注释就足够了, 对于每个概念的详细文档应当放在各个概念中, 而不是文件注释中.
不要在 .h
和 .cc
之间复制注释, 这样的注释偏离了注释的实际意义.
6.3 类注释
总述
每个类的定义都要附带一份注释, 描述类的功能和用法, 除非它的功能相当明显.
// Iterates over the contents of a GargantuanTable. // Example: // GargantuanTableIterator* iter = table->NewIterator(); // for (iter->Seek("foo"); !iter->done(); iter->Next()) { // process(iter->key(), iter->value()); // } // delete iter; class GargantuanTableIterator { ... };
说明
类注释应当为读者理解如何使用与何时使用类提供足够的信息, 同时应当提醒读者在正确使用此类时应当考虑的因素. 如果类有任何同步前提, 请用文档说明. 如果该类的实例可被多线程访问, 要特别注意文档说明多线程环境下相关的规则和常量使用.
如果你想用一小段代码演示这个类的基本用法或通常用法, 放在类注释里也非常合适.
如果类的声明和定义分开了(例如分别放在了 .h
和 .cc
文件中), 此时, 描述类用法的注释应当和接口定义放在一起, 描述类的操作和实现的注释应当和实现放在一起.
6.4 函数注释
总述
函数声明处的注释描述函数功能; 定义处的注释描述函数实现.
说明
函数声明
基本上每个函数声明处前都应当加上注释, 描述函数的功能和用途. 只有在函数的功能简单而明显时才能省略这些注释(例如, 简单的取值和设值函数). 注释使用叙述式 (“Opens the file”) 而非指令式 (“Open the file”); 注释只是为了描述函数, 而不是命令函数做什么. 通常, 注释不会描述函数如何工作. 那是函数定义部分的事情.
函数声明处注释的内容:
- 函数的输入输出.
- 对类成员函数而言: 函数调用期间对象是否需要保持引用参数, 是否会释放这些参数.
- 函数是否分配了必须由调用者释放的空间.
- 参数是否可以为空指针.
- 是否存在函数使用上的性能隐患.
- 如果函数是可重入的, 其同步前提是什么?
举例如下:
// Returns an iterator for this table. It is the client's // responsibility to delete the iterator when it is done with it, // and it must not use the iterator once the GargantuanTable object // on which the iterator was created has been deleted. // // The iterator is initially positioned at the beginning of the table. // // This method is equivalent to: // Iterator* iter = table->NewIterator(); // iter->Seek(""); // return iter; // If you are going to immediately seek to another place in the // returned iterator, it will be faster to use NewIterator() // and avoid the extra seek. Iterator* GetIterator() const;
但也要避免罗罗嗦嗦, 或者对显而易见的内容进行说明. 下面的注释就没有必要加上 “否则返回 false”, 因为已经暗含其中了:
// Returns true if the table cannot hold any more entries. bool IsTableFull();
注释函数重载时, 注释的重点应该是函数中被重载的部分, 而不是简单的重复被重载的函数的注释. 多数情况下, 函数重载不需要额外的文档, 因此也没有必要加上注释.
注释构造/析构函数时, 切记读代码的人知道构造/析构函数的功能, 所以 “销毁这一对象” 这样的注释是没有意义的. 你应当注明的是注明构造函数对参数做了什么 (例如, 是否取得指针所有权) 以及析构函数清理了什么. 如果都是些无关紧要的内容, 直接省掉注释. 析构函数前没有注释是很正常的.
函数定义
如果函数的实现过程中用到了很巧妙的方式, 那么在函数定义处应当加上解释性的注释. 例如, 你所使用的编程技巧, 实现的大致步骤, 或解释如此实现的理由. 举个例子, 你可以说明为什么函数的前半部分要加锁而后半部分不需要.
不要 从 .h
文件或其他地方的函数声明处直接复制注释. 简要重述函数功能是可以的, 但注释重点要放在如何实现上.
6.5 变量注释
总述
通常变量名本身足以很好说明变量用途. 某些情况下, 也需要额外的注释说明.
说明
类数据成员
每个类数据成员 (也叫实例变量或成员变量) 都应该用注释说明用途. 如果有非变量的参数(例如特殊值, 数据成员之间的关系, 生命周期等)不能够用类型与变量名明确表达, 则应当加上注释. 然而, 如果变量类型与变量名已经足以描述一个变量, 那么就不再需要加上注释.
特别地, 如果变量可以接受 NULL
或 -1
等警戒值, 须加以说明. 比如:
private: // Used to bounds-check table accesses. -1 means // that we don't yet know how many entries the table has. int num_total_entries_;
全局变量
和数据成员一样, 所有全局变量也要注释说明含义及用途, 以及作为全局变量的原因. 比如:
// The total number of tests cases that we run through in this regression test. const int kNumTestCases = 6;
6.6 实现注释
总述
对于代码中巧妙的, 晦涩的, 有趣的, 重要的地方加以注释.
说明
代码前注释
巧妙或复杂的代码段前要加注释. 比如:
// Divide result by two, taking into account that x // contains the carry from the add. for (int i = 0; i < result->size(); i++) { x = (x << 8) + (*result)[i]; (*result)[i] = x >> 1; x &= 1; }
行注释
比较隐晦的地方要在行尾加入注释. 在行尾空两格进行注释. 比如:
// If we have enough memory, mmap the data portion too. mmap_budget = max<int64>(0, mmap_budget - index_->length()); if (mmap_budget >= data_size_ && !MmapData(mmap_chunk_bytes, mlock)) return; // Error already logged.
注意, 这里用了两段注释分别描述这段代码的作用, 和提示函数返回时错误已经被记入日志.
如果你需要连续进行多行注释, 可以使之对齐获得更好的可读性:
DoSomething(); // Comment here so the comments line up. DoSomethingElseThatIsLonger(); // Two spaces between the code and the comment. { // One space before comment when opening a new scope is allowed, // thus the comment lines up with the following comments and code. DoSomethingElse(); // Two spaces before line comments normally. } std::vector<string> list{ // Comments in braced lists describe the next element... "First item", // .. and should be aligned appropriately. "Second item"}; DoSomething(); /* For trailing block comments, one space is fine. */
函数参数注释
如果函数参数的意义不明显, 考虑用下面的方式进行弥补:
- 如果参数是一个字面常量, 并且这一常量在多处函数调用中被使用, 用以推断它们一致, 你应当用一个常量名让这一约定变得更明显, 并且保证这一约定不会被打破.
- 考虑更改函数的签名, 让某个
bool
类型的参数变为enum
类型, 这样可以让这个参数的值表达其意义. - 如果某个函数有多个配置选项, 你可以考虑定义一个类或结构体以保存所有的选项, 并传入类或结构体的实例. 这样的方法有许多优点, 例如这样的选项可以在调用处用变量名引用, 这样就能清晰地表明其意义. 同时也减少了函数参数的数量, 使得函数调用更易读也易写. 除此之外, 以这样的方式, 如果你使用其他的选项, 就无需对调用点进行更改.
- 用具名变量代替大段而复杂的嵌套表达式.
- 万不得已时, 才考虑在调用点用注释阐明参数的意义.
比如下面的示例的对比:
// What are these arguments? const DecimalNumber product = CalculateProduct(values, 7, false, nullptr);
和
ProductOptions options; options.set_precision_decimals(7); options.set_use_cache(ProductOptions::kDontUseCache); const DecimalNumber product = CalculateProduct(values, options, /*completion_callback=*/nullptr);
哪个更清晰一目了然.
不允许的行为
不要描述显而易见的现象, 永远不要 用自然语言翻译代码作为注释, 除非即使对深入理解 C++ 的读者来说代码的行为都是不明显的. 要假设读代码的人 C++ 水平比你高, 即便他/她可能不知道你的用意:
你所提供的注释应当解释代码 为什么 要这么做和代码的目的, 或者最好是让代码自文档化.
比较这样的注释:
// Find the element in the vector. <-- 差: 这太明显了! auto iter = std::find(v.begin(), v.end(), element); if (iter != v.end()) { Process(element); }
和这样的注释:
// Process "element" unless it was already processed. auto iter = std::find(v.begin(), v.end(), element); if (iter != v.end()) { Process(element); }
自文档化的代码根本就不需要注释. 上面例子中的注释对下面的代码来说就是毫无必要的:
if (!IsAlreadyProcessed(element)) { Process(element); }
6.7 标点, 拼写和语法
总述
注意标点, 拼写和语法; 写的好的注释比差的要易读的多.
说明
注释的通常写法是包含正确大小写和结尾句号的完整叙述性语句. 大多数情况下, 完整的句子比句子片段可读性更高. 短一点的注释, 比如代码行尾注释, 可以随意点, 但依然要注意风格的一致性.
虽然被别人指出该用分号时却用了逗号多少有些尴尬, 但清晰易读的代码还是很重要的. 正确的标点, 拼写和语法对此会有很大帮助.
6.8 TODO 注释
总述
对那些临时的, 短期的解决方案, 或已经够好但仍不完美的代码使用 TODO
注释.
TODO
注释要使用全大写的字符串 TODO
, 在随后的圆括号里写上你的名字, 邮件地址, bug ID, 或其它身份标识和与这一 TODO
相关的 issue. 主要目的是让添加注释的人 (也是可以请求提供更多细节的人) 可根据规范的 TODO
格式进行查找. 添加 TODO
注释并不意味着你要自己来修正, 因此当你加上带有姓名的 TODO
时, 一般都是写上自己的名字.
// TODO(kl@gmail.com): Use a "*" here for concatenation operator. // TODO(Zeke) change this to use relations. // TODO(bug 12345): remove the "Last visitors" feature
如果加 TODO
是为了在 “将来某一天做某事”, 可以附上一个非常明确的时间 “Fix by November 2005”), 或者一个明确的事项 (“Remove this code when all clients can handle XML responses.”).
6.9 弃用注释
总述
通过弃用注释(DEPRECATED
comments)以标记某接口点已弃用.
您可以写上包含全大写的 DEPRECATED
的注释, 以标记某接口为弃用状态. 注释可以放在接口声明前, 或者同一行.
在 DEPRECATED
一词后, 在括号中留下您的名字, 邮箱地址以及其他身份标识.
弃用注释应当包涵简短而清晰的指引, 以帮助其他人修复其调用点. 在 C++ 中, 你可以将一个弃用函数改造成一个内联函数, 这一函数将调用新的接口.
仅仅标记接口为 DEPRECATED
并不会让大家不约而同地弃用, 您还得亲自主动修正调用点(callsites), 或是找个帮手.
修正好的代码应该不会再涉及弃用接口点了, 着实改用新接口点. 如果您不知从何下手, 可以找标记弃用注释的当事人一起商量.