Effective C++ 筆記 (1)

我的關於Effective C++的筆記。

Note：

• 未徹底根據 C++1114 進行修正，待更新

01 關於C++

能夠參考怎麼樣纔算是精通 C++？ - vzch的回答 - 知乎

02 盡少使用 #define

• 常量：用 const代替

• 函數：用inline代替

• 類常量： 用const， enum代替

03 儘可能使用const

• const的對象： 通常變量， 引用參數，指針，返回值、成員函數

• 養成能寫const就添加const關鍵字的習慣，嚴謹定義對象的性質。

• 在const 和 非const函數有相同實現時，在非const函數實現中複用const函數實現。

而在Java中，僅當成員方法、方法參數、lambda方法中引用的變量中須要特別強調不可變的性質時才須要聲明final關鍵字，通常狀況下不須要使用final，對一個方法中的對象參數聲明爲final幾乎沒有意義。

在Javascript 中，也儘可能使用const 和 let代替var

04 使用對象前確保對象已初始化

• 每個類型的構造函數須要確保已對全部成員變量初始化，特別是，子類須要經過調用父類的對應函數確保父類部分的完整初始化行爲。

• 不一樣於Java， 應使用成員初始化列表而不是在構造函數中使用賦值操做。

• 靜態（全局）對象使用函數包裹，以函數方式（接口）提供靜態對象的訪問。

06 對每一個編寫的類肯定是否容許複製行爲

• 複製行爲包括copy ctor， operator=

• 若肯定不容許/不須要複製行爲時，應禁用copy ctor， operator=，（經過private 或 delete )

• 若肯定容許/須要複製行爲時，仔細定義完整的複製行爲，參見 12

07 基類的析構函數必須聲明爲virtual

• 對基類的析構函數聲明爲virtual ~Clazz() = 0，能夠防止基類被實例化。

• 若是不是用做基類，則不該聲明析構函數爲virtual。

• 不要繼承沒有聲明爲虛析構函數的類，特別是，不要繼承任何標準庫類，請使用組合而非繼承。

（在ES6中也不要繼承任何內置對象，包括Error）

08 不使用異常

• 儘量不使用異常。

• 不在析構函數上拋出異常，若是可能出現異常，必須在析構函數中進行捕獲和處理。不然，析構數組時可能出現內存泄露和不一致數據。

• 不使用異常規格（exception specification）

一些關於異常的使用觀點 https://www.zhihu.com/questio...

09 不在ctor、dtor調用virtual方法

• 因爲在父類構造析構函數調用在子類構造析構以前，子類未完成初始化，virtual方法會調用父類行爲，C++不會私自調用未定義的行爲，所以不會調用子類virtual方法。

• 子類初始化邏輯應在子類構造中明肯定義。

• Java旨在維持繼承概念的完整性，在父類構造函數能夠調用到子類的virtual方法，但仍不推薦在構造函數中調用子類virtual方法，由於子類部分仍未初始化。

  // An example that the base class invoke the devired class in Java 
  class Base {
    public Base() { 
      System.out.println("Base::Base()"); 
      virt(); 
    }
    void virt() { System.out.println("Base::virt()"); }
  }
  
  class Derived extends Base {
    public Derived() { 
      System.out.println("Derived::Derived()"); 
      virt(); 
    }
    void virt() { System.out.println("Derived::virt()"); }
  }

  // Output
  Base::Base()
  Derived::virt()
  Derived::Derived()
  Derived::virt()

10 11 =operator 實現的正確姿式

• 標準的函數聲明，rhs means 'right hand side'：

  Clazz& operator=(const Clazz& rhs);

  =operator 函數聲明應返回賦值對象的引用，保持連續賦值的語義。返回語句：

  return *this;

• 考慮參數rhs和自身對象是同一個引用的case

• =operator正確行爲應該是，先複製參數對象的數據，後刪除本身對象的數據。

• 這屬於一種新舊對象的處置過程思想，尤爲當舊的對象須要作出必定處理時，（若是不須要處理就隨便了）如:

  • 在緩存池中，緩存空間滿時，新的待緩存對象須要選擇剔除一個已緩存對象以騰出空間，待剔除的緩存對象由於可能在緩存期間進行了更新，須要寫入這些更新到後端（如數據庫）中以保持一致性。則這些對象的寫入規則應該是：（1） 將待刪除緩存對象，（2）持久化到後端，（3）等到持久化完成時才寫入新的緩存對象，也即在持久化期間須要對這個緩存空間加鎖。而不是先刪除舊緩存，緩存新對象，再持久化，不然，將會致使舊的後端數據又在緩存中，致使數據不一致。

• 適當調用父類的=operator函數，見12

12 定義完整的複製行爲

• 複製行爲包括copy ctor， operator=

• 完整行爲包括：（1）經過調用父類的對應函數確保父類的完整複製行爲。（2）完整處理當前每個成員變量

13 17 以對象定義對象的全部權（RAII）

• C++ 和Java一個明顯不一樣點是須要明確對象的資源全部權，資源通常指所佔內存，也包括文件、流、鎖等，全部權決定了當對象結束使用時銷燬其資源的義務。

  std::vector<Fruit> fruits;

  vector中的fruit對象的全部權屬於fruits，fruits負責對fruit的資源管理義務，即fruits被銷燬時，fruits銷燬全部數組中的元素

  std::vector<*Fruit> fruits

• fruits僅對*Fruit變量（指針）所佔資源負責，fruits不負責對fruit的資源管理義務，即fruits被銷燬時，fruits不會銷燬指向的元素。對應的，應是調用的fruits.push_back(&fruit)的對象(或函數)擁有對fruit的資源管理義務。

• 解決對象全部權處理（內存管理）的基本思路是，設計一個在棧上的對象，並將該對象和動態內存的對象關聯起來，因爲棧上的對象總會在函數或做用域結束時被銷燬（調用析構函數），所以只要在此對象中的析構函數實行對動態內存對象的管理操做，便可完成全部權的管理。這些處理全部權的對象即shared_ptr, unique_ptr。

• RAII的核心是，當對象被建立時，其生命週期也被準肯定義，一定存在一個肯定條件，使得對象資源在知足條件時必定會被回收處理， 且肯定條件一定可達。

• 使用單獨的語句聲明建立管理資源對象（make_shared()等)。 不要與其餘函數調用等語句複合。（如 getCat(make_shared<int>(42), init())， 若init發生異常拋出時將可能致使內存泄露）

• 在管理資源對象中良好封裝被管理資源的delete操做，不要暴露到外部，不然可能會出現兼容性問題。

• 一個典型的RAII特性使用的例子是：不須要對流（istream，ostream）顯式調用close, stackoverflow

14 注意資源管理類的複製行爲

• 通常狀況下應禁用operator=和copy ctor，C++11以前使用private限定訪問符，C++11以後使用delete關鍵字

• 若能夠複製，則明確複製的行爲：（1）僅複製引用 （2）深度複製 （3）轉移全部權

15 資源管理類須要提供給對資源的訪問接口

• 經過operator->訪問對應被管理對象的公開屬性和方法。

• 經過get()得到原始對象的指針。

• 經過隱式轉換 operator T() （不建議任何隱式行爲）

16 注意使用delete []對動態分配的數組進行析構

• 給定一個指針p，系統沒法知道p指向一個對象仍是指向一個對象數組，只能經過調用不一樣的delete operator（delete 和delete[]）間接告訴系統須要釋放的行爲。

• 只要向指針p調用delete[]， 系統即知道須要釋放數組空間，並且也知道分配的內存大小。主流編譯器一般有兩種方法記錄數組的元數據。

  • over-allocation：大部分編譯器採用此方法實現，使用即另外再分配一段空間專門存儲數組的元信息。一般放置在對象分配空間的前面，注意此時傳入operator delete[]的指針會指向元數據開始處（比第一個對象的分配地址更低的地址），由於元數據自己的空間也須要回收。

  • associative array：專門設置一個內置對象（如arrayLengthAssociation）存儲全部動態分配數組的元信息。

• 不要對數組對象使用typedef聲明類型別名，這會在使用別名時掩蓋了數組對象的實質。

• 對於數組對象的動態分配，建議使用vector<T>代替。

18 設計良好的接口

• 儘可能使用自定義的類型封裝數據，限制合法輸入，並提供可讀的接口聲明。

• 接口的語義應該符合人的慣性思惟，特別地，要和語言內置的接口、類型聲明風格保持一致。

話雖這樣說，但我的認爲準官方日期庫date並無設計出易用的日期API，反而造出一堆須要理解的晦澀的學術概念，如time_point, duration, system_clock等（說明文檔在此），並暴露在API層上，使用前必須得先了解這些概念才能上手。歷來沒用過一個簡單需求的API能用得如此痛苦。嚴謹是一回事，易用是另外一回事。

例如假設須要將一個int整形看成Unix時間戳並轉化爲一個日期對象，獲取年月日等的信息時，JavaScript 只須要：

let myDate = new Date(1487489218000);
myDate.getYear();

惟一注意的是時間戳的單位是毫秒，算是一個不足，可使用更好的第三方庫moment：

let day = moment.unix(1487489218);
day.year();

而C++中須要：

1. 將uint64_t轉成duration<microseconds>，告訴這個是以毫秒爲單位的。

   microseconds{ timestamp }

2. 從duration構造出時間點time_point，duration只是一個時間段的值，要設定基準點爲Unix系統時鐘system_clock。

   const time_point<system_clock> datetime_point(microseconds{ timestamp });

3. 這時候還不能拿出年月日的數據，須要轉化爲年月日，還要告訴如何處理時分秒的數據，這裏把時分秒數據截斷，只要拿到年月日就行。

   floor<days>(datetime_point)

4. 須要轉爲一個日期對象，是Date類型嗎？不是，是year_month_day這麼一個名字：

   auto ymd = year_month_day(floor<days>(datetime_point));

5. 這時候終於能夠獲取年月日了，文檔還說明最好轉換爲unsigned類型，須要這麼寫：

   unsigned(ymd.month());

6. 這是若是須要獲取時分秒信息怎麼辦，很差意思，year_month_day就是年月日，沒有其餘信息，本身查文檔吧。

這真的使人失去耐心。可能有提供更簡潔的方法，但至少根據文檔說明應該是這樣寫的。

另外，日期的構造聲明方法也破壞了概念的一致性，爲了實現聲明日期的簡潔化，擅自使用除號重載/做爲日期屬性分割符(date.h)，又因爲重載符只能在自定義類型中使用，不能寫成2015/4/13，只能寫成這樣的半成品：

constexpr auto x1 = 2015_y/mar/22;

還增長使用者的記憶負擔，年月日必須至少有一個須要以顯式類型聲明，而且分割符是/， 而不是. 或者 \ 。還不如好好地遵照C++構造函數的語法傳遞參數。