【Effective C++】讓自己習慣C++

文章目錄

• • 一、視C++為一個語言聯邦
  • • 1、C++不同于C的部分
    • 2、可以将C++分為4個層次
  • 二、盡量以const，enum，inline替換#define
  • • 1、#define存在的問題
    • 2、const，enum，inline的好處
    • 3、請記住
  • 三、盡可能使用const
  • • 1、const修飾變量
    • 2、const修飾函數參數
    • 3、const成員函數
    • 4、函數傳回const
    • 5、請記住
  • 四、确定對象使用前已被初始化
  • • 1、成員初始化清單
    • 2、以local static對象替換non-local static對象
    • 3、請記住

一、視C++為一個語言聯邦

  C是面向過程的語言，它的側重點在于算法和資料結構。編寫C代碼，側重點在于通過輸入資料，設計一定的算法過程，得到輸出。C++是面向對象的語言，它的側重點在于抽象出對象模型，使這個模型和問題像契合。通過對對象狀态的控制，來解決問題。

1、C++不同于C的部分

  class：雖然C語言也有結構體struct，但是它更多的側重于資料機構，側重資料的組織。雖然struct在++中也支援class的個各種特性，但是很少用struct去替代class。它們兩個一個不同在于class預設成員的通路是private，而struct是public。

  template：模闆屬于泛型程式設計，泛型程式設計使得代碼獨立于特定的資料類型，可以大大減少代碼量。

  overload：重載是C語言中沒有的，在一些代碼中經常看到external “C"，這是表示以C語言方式編譯。因為重載是通過編譯時，在函數明後加上函數參數類型來生成函數名實作的，而C語言則不是，是以如果要給C調用，就要加上extern “C”。

2、可以将C++分為4個層次

• C：C++實在C語言的基礎上發展而來的。
• Object-Oriented C++：這是C++中不同于C的部分，這裡主要指面向對象。
• Template C++：C++中的泛型程式設計。
• STL：這是一個标準模闆庫，它用模闆實作了很多容器、疊代器和算法，使用STL往往事半功倍。

二、盡量以const，enum，inline替換#define

1、#define存在的問題

【不容易定位錯誤】：

  在預處理時， 所有使用PI的地方都将被替換，之後編譯器在編譯時從未看到過PI。這時如果遇到錯誤，報錯時給出的是3.1415926，而不是PI，因為PI從未進入到符号表，這将導緻錯誤難以了解。一個替換的方法是如下定義：

【class專屬常量】：

  專屬于class作用域的常量。專屬于class的常量将這個常量限定在class的作用域内，而#define定義的常量沒有作用域的限制，一旦在某一處有個宏定義，在其後面都有效（除非#undef）。這意味着#define不僅不能夠用來定義class專屬常量，也不能提供任何封裝性。

class GamePlayer
{
	static const int NumTurns=5; // 所有執行個體共享一份
	int scores[NumTurns];
};
           

2、const，enum，inline的好處

• const的好處：
  • define直接常量替換，出現編譯錯誤不易定位(不知道常量是哪個變量)；
  • define沒有作用域，const有作用域提供了封裝性。
• enum的好處：
  • 提供了封裝性；
  • 編譯器肯定不會配置設定額外記憶體空間(其實const也不會)。
• inline的好處：
  • define宏函數容易造成誤用。

3、請記住

• 對于單純常量，最好以const對象或者enum替換#define。
• 對于形似函數的宏，最好改用inline函數替換#define。

三、盡可能使用const

1、const修飾變量

// 表示a是一個常量。
const T a; 
//表示a是一個指向常量的指針，*a是不能被修改的，但是a可以被修改。
const T *a; 
// 表示a是一個指向整數的常指針，a是不能被修改的，但是*a是可以被修改的。
T * const a; 
// 表示a是一個指向常量的常指針，*a是不能被修改的，a也是不能被修改的。
const T * const a; 
           

2、const修飾函數參數

  傳遞過來的參數在函數内不能改變，與修飾變量性質一樣。

void display(const int a, int b)
{
	a=5; // 錯誤。
}
           

3、const成員函數

  const成員函數的目的是确認該函數可以用到const對象上。const成員函數使得：

• class接口更加容易了解，确認哪些接口可以修改class成員。
• 使操作const對象成為可能。

  關于第2點，是因為const對象隻能調用const成員函數，但是非const對象既可以調用普通成員函數，也可以調用const成員函數。這是因為this指針可以轉換為const this，但是const this不能轉換為非const this。

【Note】：

（1）一個函數是不是const是可以被重載的。

（2）如果某些成員變量可能總是會被修改，即使是在const成員函數中，可以對這一類變量使用mutable關鍵字。

4、函數傳回const

  若函數的傳回值是指針，且用const修飾，則函數傳回值指向的内容是常數，不可被修改，此傳回值僅能指派給const修飾的相同類型的指針。令函數傳回一個常量值，往往可以降低客戶錯誤而造成的意外，又不至于放棄安全性和高效性。

Rational a, b, c;
(a * b) = c; // 避免無意義的指派操作。
           

5、請記住

• 将某些東西聲明為const可幫助編譯器偵測出錯誤用法。const可被施加于任何作用域内的對象、函數參數、函數傳回類型、成員函數本體。
• 編譯器強制實施bitwise constness，但你編寫程式時應該使用“概念上的常量性”（conceptual constness）。
• 當const 和non-const成員函數有着實質等價的實作時，令non-const版本調用const版本可避免代碼重複。

四、确定對象使用前已被初始化

1、成員初始化清單

  在一些語境下會初始化為0，但在另一些語境下可能就不會初始化，例如：

class Point
{
	int x, y;
}
           

  在構造函數中完成初始化時，要區分指派和初始化。在構造函數體内的是指派，在初始化清單中的才是初始化。

class Point
{
public:
	Point(int x_, int y_):x(x_), y(y_) { }
private:
	int x, y;
}
           

  初始化效率往往高于指派。指派是先定義變量，在定義的時候可能已經調用了變量的構造函數，之後指派是調用了指派操作符；而初始化是直接調用了複制構造函數。

【Note】：

（1）初始化順序要和聲明順序一緻。

（2）在一些情況下必須使用初始化方式，有些周遊在定義時就要求初始化，例如const和引用。

2、以local static對象替換non-local static對象

  将每個non-local static對象搬到自己的專屬函數内（該對象在此函數内被聲明為static）。這些函數傳回一個reference指向它所含的對象。然後使用者調用這些函數，而不是直接指涉這些對象。換句話說，non-local static對象被local static對象替換了。

class FileSystem{
  /..../
  std::size_t numDisks() const;   
  /..../
};

FileSystem& tfs()
{
    static FileSystem fs;
    return fs;
}

class Directory {   
   /..../
   Directory (params);
   /..../
};

Directory::Directory(params)
{
     /..../
     // 如果是tfs.numDisks()則無法保證tfs在tempDir之前被初始化。
     std::size_t disks = tfs().numDisks();
     /..../
}

Directory& tempDir()
{
    static Directory td;
    return td;
}
           

3、請記住

• 為内置型對象進行手工初始化，因為C++不保證初始化它們（C part of C++）。
• 構造函數最好使用成員初始化清單，而不要在構造函數本體内使用指派操作。初值列列出的成員變量，其排列次序應該和它們在class中的聲明次序相同。
• 為避免“跨編譯單元之初始化次序”問題，請以local static 對象替換 non-local static對象。