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effective c++_【阅读笔记】Effective C++（）

發布時間：2025/3/13 c/c++ 48 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 effective c++_【阅读笔记】Effective C++（）小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

全文參考自Effective C++, Scott Meyers
程序來自本人
https://github.com/hxz1998/ccl

1. 讓自己習慣C++

C++高效編程守則視狀況而變化，取決于使用C++的哪一部分。

C++四大塊：

C
Object-Oriented C++：面向對象
Template C++：泛型編程，模板元編程
STL：容器，迭代器，算法，函數對象

2. 盡量以const，enum，inline替換 #define

對于單純常量，最好使用 const 或者 enums 來替換 #define
對于形似函數的宏(macros)，最好使用 inline 函數來替換 #define

有一種方法，可以獲得宏帶來的效率，以及一般函數帶來的可預料行為以及類型安全性(Type Safety)，例如：

template<typename?T>inline?T?callWithMax(const?T?&a,?const?T?&b)?{
????return?a?>?b???a?:?b;
}

int?main()?{
????int?a?=?callWithMax<int>(1,?2);
????cout?<endl;
}

3. 盡可能使用 const

聲明為 const 可以讓編譯器幫助檢查錯誤。
const 可以施加于任何作用域內的對象、函數參數、函數返回類型、成員函數。
編譯器強制實施bitwise constness，但編寫程序時，應該使用“概念上的常量性”conceptual constness。
當 const 和 non-const 成員函數有實質等價的實現時，要用 non-const 版本去調用 const 版本，這樣可減少代碼重復。

const 如果出現在 * 左邊，那么表示被指物是常量；如果在 * 右邊，那么表示指針是常量；如果出現在兩邊，那么表示指針和被指物都是常量。例如：

int?main()?{
????int?a?=?0,?b?=?1;
????int?const?*p1?=?&a;
????int?*const?p2?=?&a;

????*p1?=?2;????//?不行！因為 p1 指向的內容是常量
????*p2?=?2;????//?可以，p2?自身是常量，p2?只能指向a，但是?a?中的內容可以變
????p1?=?&b;????//?可以，p1?指向另一個內容，并聲稱這個內容不可變
????p2?=?&b;????//?不可以，p2?自身是常量，不能指向其他東西了
}

試著習慣這樣的寫法：

void?f1(const?int?*i);?//?指向一個不能修改內容的?i
void?f2(int?const?*i);?//?一貓貓一樣

這倆寫法效果是一樣的，都是指向一個內容不可變的數據(指針本身可以再修改指向的對象)。

對于第三點，一個很好的例子如下：

class?Text?{
private:
????std::string?text;
public:
????const?char?&operator[](std::size_t?pos)?const?{
????????return?text[pos];
????}

????char?&operator[](std::size_t?pos)?{
????????return?const_cast<char?&>?(?????????//?使用?const_cast?去掉?const?聲明
????????????????static_cast<const?Text?&>???//?使用?static_cast?把?*this?轉換成?const?對象
????????????????(*this)[pos]);??????????????//?使用?(*this)[]?方法返回(這個時候是?const?結果，經過?const_cast?去掉?const?聲明
????}
};

4. 確定對象被使用前已被初始化

為內置對象進行手工初始化，因為C++并不能保證完全初始化好它們。
構造函數最好使用成員初值列(member initialization list)，而不要在構造函數本體內使用賦值操作(assignment)。
初始列列出的成員變量，其排列順序要和它們在類聲明中的一致。
為免除“跨編譯單元初始化次序”問題，使用 local static 對象來代替 non-local static 對象。

如果成員變量是 const 的或者 references 的，那么它們一定需要有初值，不能被賦值。例如：

class?X?{
????const?int?val;
????int?&re_val;
public:
????X(int?val_,?int?&re_val_)?:?val(val_),?re_val(re_val_)?{}
};

基類總是比派生類要先初始化好，例如：

class?X?{
????const?int?val;
????int?&re_val;
public:
????X(int?val_,?int?&re_val_)?:?val(val_),?re_val(re_val_)?{
????????cout?<"X?initialization..."?<endl;
????}
};

class?Y?:?public?X?{
public:
????Y(int?val,?int?&re_val)?:?X(val,?re_val)?{
????????cout?<"Y?initialization..."?<endl;
????};
};

int?main()?{
????int?re_v?=?1;
????Y?y(1,?re_v);
????//?>:?X?initialization...
????//????Y?initialization...
}

由于定義于不同編譯單元內的 non-local static 對象的初始化順序并未明確定義，因此會出現這樣情況：

定義在 File1.hh 中一個靜態全局變量 tfs
在 File2.cc 中使用 tfs

那么如果 File1.hh 中的 tfs 還沒初始化好呢，File2.cc 中就想使用了，那么就會出現大問題！例如下面這個例子：

//?File1.hh

#include?
using?namespace?std;
class?FileSystem?{
public:
????size_t?numDisks()?const?{?return?0;?}
};
extern?FileSystem?tfs;

//?File2.cc

#include?
#include?"File1.hh"
using?namespace?std;
class?Directory?{
????size_t?disks;
public:
????Directory()?{?disks?=?tfs.numDisks();?}
????size_t?getDisks()?const?{?return?disks;?}
};
int?main()?{
????Directory?directory;
????cout?<}

這個時候編譯器就會報錯：

CMakeFiles\local_static.dir/objects.a(File2.cc.obj):File2.cc:(.rdata$.refptr.tfs[.refptr.tfs]+0x0):?undefined?reference?to?`tfs'

很明顯，在 local_static 目錄中沒有找到該引用，因此報錯了，那么該怎樣做呢？

使用方法(類似于工廠方法)來獲取這個值，而不是依賴編譯器初始化

例如：

//?File1.hh

class?FileSystem?{
public:
????size_t?numDisks()?const?{?return?0;?}
};
FileSystem?&getFS()?{
????static?FileSystem?tfs;
????return?tfs;
}

//?File2.cc
class?Directory?{
????size_t?disks;
public:
????Directory()?{?disks?=?getFS().numDisks();?}
????size_t?getDisks()?const?{?return?disks;?}
};
int?main()?{
????Directory?directory;
????cout?<}

這樣一來，就不用擔心了?。

不過，這樣還是有另外一個問題，例如多線程環境下還是有不確定情況，處理這種麻煩情況的做法之一是：在單線程啟動階段，手動調用一遍所有的 reference-returning 方法。這樣可以消除與初始化有關的“競速形式(race conditions)”

5. 了解C++默默編寫并調用哪些函數？

編譯器可以暗自為 class 創建 default 構造函數、copy 構造函數，copy assignment 操作符，以及析構函數。

首先，開門見山地說，C++默認編寫了默認構造函數、默認析構函數、拷貝構造函數，以及拷貝賦值函數，而且它們默認都是 inline 的。當然，這些函數的默認創建在一定時期是失效的，例如：

默認構造函數：當提供了一個構造函數后，編譯器不再為類提供默認構造函數，而且默認。
默認析構函數：當提供了一個析構函數后，編譯器就不再提供默認析構函數，默認析構函數是 non-virtual 的。
拷貝構造函數：只要沒提供，而且滿足可拷貝構造的條件，那么就提供，否則不提供。
拷貝賦值函數：只要沒提供，而且滿足可拷貝復制的條件，那么就提供，否則不提供。

上面說了兩個條件，那么具體是什么條件呢？

5.1 可拷貝構造&可拷貝賦值？

先來看一下滿足這倆條件的例子：

template<typename?T>
class?NamedObject?{
private:
????T?objectValue;
????string?name;
public:
????NamedObject(string?n,?T?val)?:?name(n),?objectValue(val)?{}
????NamedObject(const?NamedObject?&rhs)?{
????????objectValue?=?rhs.objectValue;
????????name?=?rhs.name?+?"?copy?";
????}friend?ostream?&operator<const?NamedObject?&rhs)?{
????????os?<"?"?<????????return?os;
????}
????NamedObject?&operator=(const?NamedObject?&rhs)?{
????????objectValue?=?rhs.objectValue;
????????name?=?rhs.name?+?"?=?";return?*this;
????}
};int?main()?{string?newDog?=?"newDog";string?oldDog?=?"oldDog";NamedObject<int>?od(oldDog,?1);NamedObject<int>?nd(newDog,?2);cout?<"?:?"?<endl;??//?>:?2?newDog?:?1?oldDog
????nd?=?od;????cout?<//?>:?1?oldDog?=
}

那么此時，即便自己不提供拷貝構造以及拷貝賦值構造操作符，編譯器也會對成員變量進行遞歸的拷貝賦值過來。但是在遇到成員變量是 const 或者 reference 類型時，編譯器就兩手一攤，無能為力了(具體可參考Effective C++, 3th, P37)。

例如下面的例子：

template<typename?T>
class?NamedObject?{
private:
????const?T?objectValue;
????string&?name;
public:
????//?其他函數都一樣
????NamedObject(const?NamedObject?&rhs)?{
????????objectValue?=?rhs.objectValue;
????????name?=?rhs.name?+?"?copy?";
????}
????NamedObject?&operator=(const?NamedObject?&rhs)?{
????????objectValue?=?rhs.objectValue;?//?不能對一個 const 對象賦值！
????????name?=?rhs.name?+?"?=?";return?*this;
????}
};int?main()?{string?newDog?=?"newDog";string?oldDog?=?"oldDog";NamedObject<int>?od(oldDog,?1);NamedObject<int>?nd(newDog,?2);
????nd?=?od;????//?>:?error:?use?of?deleted?function?'NamedObject&?NamedObject::operator=(const?NamedObject&)'
}

當然，這只是編譯器不再提供了而已，用戶自己還是可以設計如何去復制拷貝以及構造拷貝的，這完全取決于自己怎么處理成員變量。

除此之外，如果基類把拷貝構造函數設置成了 private 那么在派生類中也是沒辦法操作的。

6. 若不想使用編譯器自動生成的函數，那該明確拒絕

為駁回編譯器自動(暗自)提供的機能，可將相應的成員函數聲明為 private 并且不予實現。或者使用繼承 Uncopyable 這樣的基類。

如果不想讓一個類支持拷貝構造或者賦值構造，那么我們可以將函數聲明但不實現，例如這樣子：

class?Uncopyable?{
private:
????Uncopyable(const?Uncopyable&);
????Uncopyable&?operator=(const?Uncopyable&);
};

當然，對于每一個想實現這個功能的類都能去單獨這樣聲明，不過，還可以使用繼承方法去實現，例如：

class?Uncopyable?{
protected:
????Uncopyable()?=?default;
private:
????Uncopyable(const?Uncopyable?&);
????Uncopyable?&operator=(const?Uncopyable?&);
};
class?SubClass?:?public?Uncopyable?{
????//?默認不允許拷貝構造和賦值運算符
};
int?main()?{
????SubClass?s1,?s2;
????s1?=?s2;????//?error!
}

7. 為多態基類聲明virtual析構函數

帶多態性質的基類應該聲明一個 virtual 析構函數。
如果類帶有任何 virtual 函數，那么它就應該擁有一個 virtual 析構函數。
如果類的設計目的不是用來做基類的，那么就不應該聲明 virtual 析構函數。

當使用基類指針指向派生類對象時，沒有問題，但是要是想把這個基類指針給刪掉，這時候問題就來了，例如下面這個例子：

class?BaseClass?{
private:
????char?*name;
public:
????BaseClass(int?size)?{
????????name?=?new?char[size];
????????for?(int?i?=?0;?i?'a';
????}
?//?基類的析構函數
????~BaseClass()?{?delete?name;?}
};

class?DeriveClass?:?public?BaseClass?{
private:
????char?*count;
public:
????DeriveClass(int?size)?:?BaseClass(size)?{
????????count?=?new?char[size];
????????for?(int?i?=?0;?i?'b';
????}
????//?派生類的析構函數
????~DeriveClass()?{?delete?count;?}
};
int?main()?{
????//?多態用法，基類指針指向派生類對象，沒毛病
????BaseClass?*obj?=?new?DeriveClass(16);
????//?刪除基類指針，出現了問題！
????delete?obj;
????return?0;
}

上面的程序乍一看看不出個毛病來，現在對 BaseClass *obj = new DeriveClass(16); 設置斷點，進行單步調試，可以觀察到構造函數過程是：

new?DeriveClass(16)
????|
BaseClass(16)
????|
DeriveClass(16)
????|
????end

這個順序完全正確，先構造基類再構造派生類嘛，執行完后，內存狀態是這樣的：

可以得知操作系統給這兩個對象中的成員分配內存到了 name : 0x1061980 和 count : 0x10619c0 。

那么執行 delete obj; 時，順序是這樣的：

delete?obj
????|
~BaseClass()
????|
????end

從上面可以看出來，竟然只執行了基類的析構函數，而沒有執行派生類的析構函數，那么這時的內存表示是怎么樣的？見下圖：

由此可見，在不經意間，就造成了內存泄漏問題，那么該如何解決這個問題呢？

很簡單，只需要把基類的析構函數聲明為 virtual 就可以了，這樣強制去執行子類的析構函數。

不過，這樣還是有兩種結果，例如下面是一種結果：

class?BaseClass?{
????//?其他都一樣
????virtual?~BaseClass()?{?delete?name;?}
};
class?DeriveClass?:?public?BaseClass?{
????//?其他都一樣
????~DeriveClass()?override?{?delete?count;?}
};

這個時候，是先執行的派生類析構函數，再執行基類析構函數。

另一種結果是：

class?BaseClass?{
????virtual?~BaseClass()?{?delete?name;?}
};
class?DeriveClass?:?public?BaseClass?{
????//?刪掉了自己的析構函數
};

這個情況下，才是先執行基類析構函數，再執行派生類析構函數。

8. 別讓異常逃離析構函數

析構函數絕對不要拋出異常，如果一個被析構函數調用的函數可能拋出異常，析構函數應該捕捉任何異常，然后吞下他們(不傳播)或結束程序。
如果接口使用者需要對某個操作函數運行期間拋出的異常做出反應，那么 class 應該提供一個普通函數(而不是在析構函數中)執行操作。

即便C++允許析構函數拋出異常，但是最好不要這樣做。當然，吞掉異常也是有爭議的，比如“草率地結束程序”可能會帶來更嚴重的問題，或者“不明確的行為帶來的風險”可能會帶來不安全的問題等等，具體問題具體分析是比較好的。

但是，通常可以提供一個讓用戶在析構函數前控制異常的機會，例如使用“雙重保險”來盡最大化確保問題得到解決。

9. 絕不在構造函數和析構函數過程中調用virtual函數

在構造和析構期間不要調用 virtual 函數，因為這類調用從不下降至派生類。

不管怎樣，都不應該在構造函數和析構函數內部去調用一個 virtual 函數，因為這樣的操作是不可預估的，帶來意想不到的結果。為什么這樣？因為在基類中，構造函數執行階段或者析構函數執行階段只能看到基類的內容，所以在派生類中實現的程序，是不可用的。下面這句話直白且有效的指出了問題的所在：

在基類(base-class)構造期間，virtual 函數不是 virtual 函數。

也正是因為這樣一個“對象在 derived class 構造函數開始執行前，不會成為一個 derived class 對象”的規則，所以最好在構造期間對 virtual 函數視而不見。

那么如何科學有效地去解決這個問題？當然是在基類中把需要在構造函數內執行地函數設置成非 virtual 函數。

總之就是，在基類構造和析構期間調用的 virtual 函數不可下降至派生類。

10. 令 operator= 返回一個 reference to *this

令賦值(assignment)操作符(=)返回一個 reference to *this。

為什么這樣做呢？是因為可以實現類似于這樣的程序：

a?=?b?=?c?=?10;

因此，我們在編寫類的 operator= 操作符時，可以寫成：

class?BaseClass?{
public:
????BaseClass?&operator=(const?BaseClass?&rhs)?{
????????//?隨便干點什么
????????return?*this;?//?關鍵在于這里
????}
};

當然啦，也可以不做返回，不過既然這是一個好的實踐，那么沒有確切的理由不去做，最好就去做。

11. 在 operator= 中處理“自我賦值”

確保當對象自我賦值時，operator= 有可預估的行為。其中需要注意的包括比較“來源對象”和“目標對象”的地址、精心周到的語句順序以及拷貝交換。
確定任何函數如果操作一個以上的對象，而其中多個對象是同一個對象時，其行為仍然正確。

簡而言之，就是需要考慮操作符兩邊是否是同一個對象，因為如果是同一個對象，會出現類似下面的問題：

class?BaseClass?{
private:
????char?*data;
public:
????BaseClass?&operator=(const?BaseClass?&rhs)?{
????????delete?data;
????????data?=?rhs.data;
????????return?*this;
????}
};
int?main()?{
????BaseClass?baseClass;
????baseClass?=?baseClass;
}

自己給自己賦值，沒毛病，但是在運算符函數的 delete data 卻帶來了問題，因為它刪除掉了自己的內存空間，卻在下面那行 data = rhs.data 又想用了，而這時系統已經收回了這塊空間，這樣一來操作系統肯定是不干的，所以程序就報錯了。

那么該如何解決呢？這樣：

class?BaseClass?{
private:
????char?*data;
public:
????BaseClass?&operator=(const?BaseClass?&rhs)?{
????????//?多一個檢查是否是自己的操作就可以了，也稱證同測試
????????if?(&rhs?==?this)?return?*this;
????????delete?data;
????????data?=?rhs.data;
????????return?*this;
????}
};

12. 復制對象時勿忘其每一個成分

拷貝函數應該確保復制了“對象內的所有成員變量”以及“所有的 base class 成員”。
不要嘗試以某個拷貝函數去實現另一個拷貝函數，應該將兩者共同的部分抽取到一個新的函數中去完成，然后由兩個拷貝函數共用。

一般而言，如果自己不聲明拷貝構造函數和拷貝賦值操作符，那么編譯器會幫自己生成的，但是！重點來了！如果選擇了自己去聲明定義，那么麻煩事就來了(因為即便可能出錯編譯器也不會告訴你)。

尤其是一個類派生自基類的時候，就需要小心謹慎地去處理基類的對象，然而有些是 private 的，因此復制起來比較麻煩，這個時候可以使用這樣的方式來解決問題：

對于拷貝構造函數，在初始化列表中顯式地去調用基類的拷貝構造函數，然后在子類的拷貝構造函數內部處理好自己的問題。
對于賦值拷貝操作符，在合適的位置顯式調用基類的 operator=() 函數。

具體例子見下面：

class?BaseClass?{
private:
????string?name;
public:
????BaseClass()?=?default;
????BaseClass(int?sz,?char?c)?{?name?=?string(sz,?c);?}
????BaseClass(const?BaseClass?&rhs)?:?name(rhs.name)?{}
????BaseClass?&operator=(const?BaseClass?&rhs)?{
????????if?(this?==?&rhs)?return?*this;
????????this->name?=?rhs.name;
????????return?*this;
????}
????friend?ostream?&operator<const?BaseClass?&rhs)?{
????????os?<????????return?os;
????}
};
class?DeriveClass?:?public?BaseClass?{
private:
????int?age;
public:
????DeriveClass(int?a,?int?sz,?char?c)?:?BaseClass(sz,?c),?age(a)?{}
????//?必須要調用基類的拷貝構造函數，否則不會拷貝構造完全
????DeriveClass(const?DeriveClass?&rhs)?:?age(rhs.age),?BaseClass(rhs)?{}
????DeriveClass?&operator=(const?DeriveClass?&rhs)?{
????????if?(&rhs?==?this)?return?*this;
????????age?=?rhs.age;
????????//?如果不調用下面這句，將會出現沒有拷貝基類 name 值的問題！
????????BaseClass::operator=(rhs);
????????return?*this;
????}
????friend?ostream?&operator<const?DeriveClass?&rhs)?{
????????os?<"\t"?<????????return?os;
????}
};
int?main()?{
????DeriveClass?d1(18,?3,?'1');
????DeriveClass?d2(20,?5,?'2');
????DeriveClass?d3(d1);
????d1?=?d2;
????cout?<endl?<endl?<????/**
?????*?正常輸出：
?????*?22222????20
?????*?22222????20
?????*?111??????18
?????*/
????/**
?????*?如果按照前兩點建議，那么出現這樣的情況概不負責；
?????*?111??????20
?????*?22222????20
?????*??????????18
?????*/
}

總而言之，一旦選擇了自己去完成拷貝構造函數和復制拷貝操作符，那么就別怪編譯器不厚道了，需要自己去謹慎操作。

軟考之后終于可以靜下心來看看書了?(開)?(心)

總結

以上是生活随笔為你收集整理的effective c++_【阅读笔记】Effective C++（）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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