1 讓自己習(xí)慣 C++
條款01：視 C++ 為一個(gè)語(yǔ)言聯(lián)邦
將C++視為一個(gè)由相關(guān)語(yǔ)言組成的聯(lián)邦而非單一語(yǔ)言。在某個(gè)次語(yǔ)言（sublanguage）中，各種守則與通例都傾向簡(jiǎn)單、直觀易懂、并且容易記住。然而當(dāng)你從一個(gè)次語(yǔ)言移往另一個(gè)次語(yǔ)言，守則可能改變。
- C：說(shuō)到底C++仍是以C為基礎(chǔ)。區(qū)塊，語(yǔ)句，預(yù)處理器，內(nèi)置數(shù)據(jù)類(lèi)型，數(shù)組，指針統(tǒng)統(tǒng)來(lái)自C。
- Objective-Oriented C++：C with Classes所訴求的。這一部分是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)之古典守則在C++上的最直接實(shí)施。類(lèi)，封裝，繼承，多態(tài)，virtual函數(shù)等等...
- Template C++：C++的泛型編程部分
- STL：template程序庫(kù)。容器（containers），迭代器（iterators），算法（algorithms）以及函數(shù)對(duì)象（function objects）...
** note： **
C++高效編程守則視狀況而改變，取決于你使用C++的哪一部分。
條款02：盡量以 const，enum，inline 替換 #define
C++ 編譯過(guò)程：預(yù)處理 --> 編譯 --> 鏈接
預(yù)處理過(guò)程掃描源代碼，對(duì)其進(jìn)行初步的轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生新的源代碼提供給編譯器。檢查包含預(yù)處理指令的語(yǔ)句和宏定義，并對(duì)源代碼進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。預(yù)處理過(guò)程還會(huì)刪除程序中的注釋和多余的空白字符。
“寧可以編譯器替換預(yù)處理器”。就是盡量少用預(yù)處理。
預(yù)處理器
#define ASPECT_RATIO 1.653將所有出現(xiàn)ASPECT_RATIO的地方替換為1.653，ASPECT_RATIO可能并未進(jìn)入記號(hào)表（symbol table）。因此，當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)報(bào)的是1.653而不是ASPECT_RATIO，導(dǎo)致目標(biāo)定位有問(wèn)題，問(wèn)題追蹤有困難。如果使用變量，則可輕易地判斷。
此外，盲目地把ASPECT_RATIO替換為1.653可能會(huì)在目標(biāo)碼中出現(xiàn)多份1.653，改用常量絕不會(huì)出現(xiàn)相同情況。所以盡量定義為常量，const double ASPECT_RATIO = 1.653。如果在數(shù)組初始化的時(shí)候，編譯器需要知道數(shù)組的大小，且編譯器（錯(cuò)誤地）不允許使用“static整數(shù)型class常量”進(jìn)行數(shù)組初始化，這時(shí)可以使用枚舉類(lèi)型enum來(lái)替代define。
class GamePlays{
private:
static const int NumTurns = 5; // static整數(shù)型class常量
enum { NumTurns = 5 }； // 枚舉
int scores[NumTurns];
... ...
}
- 宏看起來(lái)像函數(shù)，但不會(huì)招致函數(shù)調(diào)用帶來(lái)的額外開(kāi)銷(xiāo)。如果你想獲得高效，建議使用inline內(nèi)聯(lián)函數(shù)。
有了consts 、enums 和inlines，我們對(duì)預(yù)處理器(特別是#define) 的需求降低了，但并非完全消除。#include 仍然是必需品，而 #ifdef / #ifndef 也繼續(xù)扮演控制編譯的重要角色。目前還不到預(yù)處理器全面引退的時(shí)候，但我們要盡量限制預(yù)處理器的使用。
** note： **
- 對(duì)于單純常量，最好以const對(duì)象或enum替換#define。
- 對(duì)于形似函數(shù)的宏，最好改用inline函數(shù)替換#define。
條款03：盡可能使用 const
const允許你告訴編譯器和其他程序員某值應(yīng)保持不變，只要“某值”確實(shí)是不該被改變的，那就該確實(shí)說(shuō)出來(lái)。如果const修飾變量，則表示這個(gè)變量不可變；如果const修飾指針，表示指針指向的位置不可改變。
- 和指針有關(guān)的const判斷：
- 如果關(guān)鍵字const出現(xiàn)在星號(hào)左邊，表示被指物事常量。
const char *p和char const *p兩種寫(xiě)法意義一樣，都說(shuō)明所致對(duì)象為常量。 - 如果關(guān)鍵字const出現(xiàn)在星號(hào)右邊，表示指針自身是常量。
const char * p = "hello"; // *p的hello不可變, 與char const * p = "hello"等價(jià)
char * const p = "hello"; // 表示p的值不可變，即p不能指向其它位置
- STL迭代器的const：
- 聲明迭代器為const就像聲明指針為const一樣（即聲明一個(gè)T* const指針），表示這個(gè)迭代器不得指向不同的東西，但它所指的東西的值可以改變。
- 如果想要迭代器所指的東西不可改變（即模擬一個(gè)const T*指針），使用const_iterator。
std::vector<int> vec;
const std::vector<int>::iterator iter = vec.begin(); //類(lèi)似T* const
*iter = 10; //沒(méi)問(wèn)題，改變iter所指物
++iter; //錯(cuò)誤！iter是const
std::vector<int>const_iterator cIter = vec.begin(); //類(lèi)似const T*
*iter = 10; //錯(cuò)誤，*iter是const
iter++; //沒(méi)問(wèn)題，可以改變iter
- 令函數(shù)返回一個(gè)常量值，可以避免意外錯(cuò)誤。
如下代碼，錯(cuò)把==寫(xiě)成=，一般程序?qū)?號(hào)之后進(jìn)行賦值會(huì)報(bào)錯(cuò)，但在自定義操作符面前不會(huì)(因?yàn)樽远x*號(hào)后返回的是Rational對(duì)象實(shí)例的引用，可以拿來(lái)賦值，不會(huì)報(bào)錯(cuò))。如果*不寫(xiě)成const，則下面的程序完全可以通過(guò)，但寫(xiě)成const之后，再對(duì)const進(jìn)行賦值就出現(xiàn)問(wèn)題了。函數(shù)的參數(shù)，如果無(wú)需改變其值，盡量使用const，這樣可以避免函數(shù)中錯(cuò)誤地將==等于符號(hào)誤寫(xiě)為=賦值符號(hào)，而無(wú)法察覺(jué)。
class Rational { ... };
const Rational operator* (const Rational& lhs, const Rational& rhs);
...
Rational a, b, c;
if(a * b = c)... //把==錯(cuò)寫(xiě)成=，比較變成了賦值
- const作用于成員函數(shù)，有兩個(gè)作用：
- 可以知道哪些函數(shù)可以改變對(duì)象內(nèi)容，哪些函數(shù)不可以。
- 改善C++效率，通過(guò)pass by reference_to_const（const對(duì)象的引用）方式傳遞對(duì)象可改善C++效率。
下面是常量函數(shù)與非常量函數(shù)的形式：
class TextBlock{
public:
...
const char& operator[] (std:size_t position) const
{ return text[position]; }
char& operator[] (std:size_t position)
{ return text[position]; }
private:
std::string text;
};
/* 使用operator[] */
TextBlock tb("hello"); //non-const 對(duì)象
cout<<tb[0]<<endl; //調(diào)用的是non-const TextBlock::operator[]
tb[0] = 'x'; //沒(méi)問(wèn)題，寫(xiě)一個(gè)non-const對(duì)象
const TextBlock cTb("hello"); //const 對(duì)象
cout<<cTb[0]<<endl; //調(diào)用的是const TextBlock:operator[]
cTb[0] = 'x'; //錯(cuò)誤，寫(xiě)一個(gè)const對(duì)象
在C++中，只有被聲明為const的成員函數(shù)才能被一個(gè)const類(lèi)對(duì)象調(diào)用。
- 成員函數(shù)是const意味著什么？
- bitwise const主張const成員函數(shù)不可以改變對(duì)象內(nèi)任何non-static成員變量。但一個(gè)更改了“指針?biāo)肝铩钡某蓡T函數(shù)雖然不能算const，但如果只有指針（而非其所指物）隸屬于對(duì)象，那么稱(chēng)此函數(shù)為bitwise const不會(huì)引發(fā)編譯器異議。
- logical const主張成員函數(shù)可以修改它所處理的對(duì)象內(nèi)的某些bits,但要在客戶端偵測(cè)不出的情況下才得如此。
編譯器默認(rèn)執(zhí)行bitwise。如果想要在const函數(shù)中修改non-static變量，需將變量聲明為mutable(可變的)。
class TextBlock{
private:
char* pText;
mutable std::size_t textLength; // 即使在const成員函數(shù)內(nèi)，
mutable bool lengthIsValid; // 這些成員變量也可能會(huì)被更改。
public:
...
std::size_t length() const;
};
std::size_t TextBlock::length() const{
if (!lengthIsValid){
textLength = std::strlen(pText); //加上mutable修飾后，便可以修改其值
lengthIsValid = true;
}
}
- 避免const和non-const成員函數(shù)重復(fù)
如果const和non-const成員函數(shù)功能相當(dāng)、代碼重復(fù)，編譯時(shí)間、維護(hù)等會(huì)是一個(gè)大問(wèn)題，這時(shí)就用non-const函數(shù)去調(diào)用const函數(shù)，但不能反過(guò)來(lái)。這是因?yàn)閚on-const函數(shù)可能會(huì)改變對(duì)象，const函數(shù)承諾不改變對(duì)象，const調(diào)用non-const就不安全了
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]);
}
};
上面代碼進(jìn)行了兩次轉(zhuǎn)型：
- 第一次用static_cast來(lái)為*this添加const，這使接下來(lái)調(diào)用operator[ ]時(shí)得以調(diào)用const版本；
- 第二次則是用const_cast從const operator[]的返回值轉(zhuǎn)除const，以符合non-const返回值類(lèi)型。
** note： **
- 將某些東西聲明為const可幫助編譯器偵測(cè)出錯(cuò)誤用法。const可被施加于任何作用域內(nèi)的對(duì)象、函數(shù)參數(shù)、函數(shù)返回類(lèi)型、成員函數(shù)本體。
- 編譯器強(qiáng)制實(shí)施bitwise constness，但你編寫(xiě)程序時(shí)應(yīng)該使用“概念上的常量性”；
- 當(dāng)cosnt和non-const成員函數(shù)有著實(shí)質(zhì)等價(jià)的實(shí)現(xiàn)時(shí)，令non-const版本調(diào)用const版本可避免代碼重復(fù)。
條款04：確定對(duì)象被使用前已先被初始化
對(duì)內(nèi)置類(lèi)型(基本類(lèi)型)手動(dòng)進(jìn)行初始化。
內(nèi)置類(lèi)型以外的類(lèi)型，初始化要靠構(gòu)造函數(shù)，要確保每一個(gè)構(gòu)造函數(shù)都將對(duì)象的每一個(gè)成員初始化。
類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)使用成員初值列(member initialization list)，而不是在構(gòu)造函數(shù)中進(jìn)行賦值操作，這樣通常效率更高。因?yàn)橘x值的版本其實(shí)是先進(jìn)行初始化再進(jìn)行賦值，而成員初值列版本是直接進(jìn)行初始化，這對(duì)于非內(nèi)置類(lèi)型（std::string等）來(lái)說(shuō)顯然后者效率更高。對(duì)于內(nèi)置類(lèi)型，其初始化和賦值的成本相同，但為了一致性最好也通過(guò)成員初值列來(lái)初始化。對(duì)于const和reference類(lèi)型必須是初始化，賦值操作是不允許的。base classes更早于derived classes被初始化，class的初值列成員變量的排列順序與其聲明順序相同。
“不同編譯單元內(nèi)定義之non-local-static對(duì)象”的初始化次序。
static對(duì)象，其壽命從被構(gòu)造出來(lái)直到程序結(jié)束為止，包括global對(duì)象，定義于namespace作用域內(nèi)的對(duì)象，在classes內(nèi)、在函數(shù)內(nèi)、以及在file作用域內(nèi)被聲明為static的對(duì)象。函數(shù)內(nèi)的static對(duì)象被稱(chēng)為local static對(duì)象（因?yàn)樗鼈儗?duì)函數(shù)而言是local），其他static對(duì)象稱(chēng)為non-local static對(duì)象。
// FileSystem源文件 class FileSystem{ public: ... std::size_t numDisks() const; };
extern FileSystem tfs;
// Directory源文件，與FileSystem處于不同的編譯單元
class Directory{
public:
Directory(params);
...
};
Directory::Directory(params){
...
//調(diào)用未初始化的tfs會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤
std::size_t disks = tfs.numDisks();
}
C++對(duì)“定義于不同編譯單元內(nèi)的non-local static對(duì)象”的初始化相對(duì)次序并無(wú)明確定義，因此，為防止A的初始化需要B，但B尚未初始化的錯(cuò)誤，將每個(gè)non-local static對(duì)象搬到自己的專(zhuān)屬函數(shù)內(nèi)（該對(duì)象在此函數(shù)內(nèi)被聲明為static），然后用戶調(diào)用這些函數(shù)，而不直接涉及這些對(duì)象。
class FileSystem { ... };
FileSystem& tfs(){
static FileSystem fs;
return fs;
}
class Directory { ... };
Directory::Directory(params){
std::size_t disks = tfs().numberDisks();
}
Directory& tempDir(){
static Directory td;
return td;
}
經(jīng)過(guò)上面的處理，將non-local轉(zhuǎn)換了local對(duì)象，這樣做的原理是：函數(shù)內(nèi)的local static 對(duì)象會(huì)在"該函數(shù)被調(diào)用期間","首次遇上該對(duì)象之定義式"時(shí)被初始化，這樣就保證了對(duì)象被初始化。使用函數(shù)返回的“指向static對(duì)象”的reference，而不再使用static對(duì)象本身。這樣做的好處是不調(diào)用函數(shù)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)象的構(gòu)造和析構(gòu)。但對(duì)多線程這樣的方法會(huì)有問(wèn)題。
** note： **
- 為內(nèi)置對(duì)象進(jìn)行手工初始化，因?yàn)镃++不保證初始化它們；
- 構(gòu)造函數(shù)最好使用成員初始化列表，而不要在構(gòu)造函數(shù)本體內(nèi)使用賦值操作。初始化列表列出的成員變量，其排列次序應(yīng)該和它們?cè)陬?lèi)中的聲明次序相同；
- 為免除“跨編譯單元之初始化次序”問(wèn)題，請(qǐng)以local static對(duì)象替換non-local static對(duì)象。
