《高质量C/C++编程》笔记

博士毕业前半年，我曾到微软中国研究院找工作，接受微软公司一位资深软件工程师的面试。他让我写函数 strcpy 的代码。
太容易了吧？
错！
这么一个小不点的函数，他从三个方面考查：
（1）编程风格；
（2）出错处理；
（3）算法复杂度分析（用于提高性能）

版权和版本的声明位于头文件和定义文件的开头（参见示例 1-1） ，主要内容有： 
（1）版权信息。 
（2）文件名称，标识符，摘要。 
（3）当前版本号，作者/修改者，完成日期。 
（4）版本历史信息。

/* 
* Copyright (c) 2001,上海贝尔有限公司网络应用事业部 
* All rights reserved. 
*  
* 文件名称：filename.h 
* 文件标识：见配置管理计划书 
* 摘    要：简要描述本文件的内容 
*  
* 当前版本：1.1 
* 作    者：输入作者（或修改者）名字 
* 完成日期：2001年7月20日 
* 
* 取代版本：1.0   
* 原作者  ：输入原作者（或修改者）名字 
* 完成日期：2001年5月10日 
*/  

头文件由三部分内容组成：

（1）头文件开头处的版权和版本声明（参见示例 1-1）。 
（2）预处理块。 
（3）函数和类结构声明等。 

定义文件有三部分内容：

（1）  定义文件开头处的版权和版本声明（参见示例 1-1）。 
（2）  对一些头文件的引用。 
（3）  程序的实现体（包括数据和代码）

【规则 1-2-1】为了防止头文件被重复引用，应当用 ifndef/define/endif 结构产生预处理块。

【建议 1-2-1】头文件中只存放“声明”而不存放“定义”。

【建议 1-2-2】 不提倡使用全局变量， 尽量不要在头文件中出现象 extern int value  这类声明。

头文件的作用:

（1）通过头文件来调用库功能。在很多场合，源代码不便（或不准）向用户公布，只要向用户提供头文件和二进制的库即可。用户只需要按照头文件中的接口声明来调用库功能，而不必关心接口怎么实现的。编译器会从库中提取相应的代码。

（2）头文件能加强类型安全检查。如果某个接口被实现或被使用时，其方式与头文件中的声明不一致，编译器就会指出错误。

【规则 2-1-1】在每个类声明之后、每个函数定义结束之后都要加空行。

【规则 2-1-2】在一个函数体内，逻揖上密切相关的语句之间不加空行，其它地方应加空行分隔。

【规则 2-2-1】一行代码只做一件事情，如只定义一个变量，或只写一条语句。这样的代码容易阅读，并且方便于写注释。

【规则 2-2-2】if、for、while、do 等语句自占一行，执行语句不得紧跟其后。不论执行语句有多少都要加{}。

【建议 2-2-1】尽可能在定义变量的同时初始化该变量（就近原则）。

【规则 2-3-1】关键字之后要留空格。象 const、virtual、inline、case  等关键字之后至少要留一个空格，否则无法辨析关键字。

【规则 2-3-2】函数名之后不要留空格，紧跟左括号‘ （’ ，以与关键字区别。

【规则 2-3-3】 ‘ （’向后紧跟， ‘）’、 ‘，’、‘;’向前紧跟，紧跟处不留空格。

【规则 2-3-4】 ‘， ’之后要留空格，如 Function(x, y,  z)。如果‘;’不是一行的结束符号，其后要留空格。

【规则 2-3-5】赋值操作符、比较操作符、算术操作符、逻辑操作符、位域操作符，如“=”、“+=”  “>=”、“<=”、“+”、“*”、“%”、“&&”、“||”、“<<”,“^”等二元操作符的前后应当加空格。

【规则 2-3-6】一元操作符如“!”、“~”、“++”、“--”、“&” （地址运算符）等前后不加空格。

【规则 2-3-7】象“ ［］”、“.”、“->”这类操作符前后不加空格。

【建议 2-3-1】对于表达式比较长的 for 语句和 if 语句，为了紧凑起见可以适当地去掉一些空格

【规则 2-5-1】代码行最大长度宜控制在 70 至 80 个字符以内。

【规则 2-5-2】 长表达式要在低优先级操作符处拆分成新行， 操作符放在新行之首 （以便突出操作符） 。

【规则 2-6-1】应当将修饰符 *  和  ＆  紧靠变量名。

例如：

char *name; int *x, y; // 此处 y 不会被误解为指针

类的版式主要有两种方式：

（1）将 private 类型的数据写在前面，而将 public 类型的函数写在后面，采用这种版式的程序员主张类的设计“以数据为中心” ，重点关注类的内部结构。
（2）将 public 类型的函数写在前面，而将 private 类型的数据写在后面，采用这种版式的程序员主张类的设计“以行为为中心”， 重点关注的是类应该提供什么样的接口（或服务）

我建议读者采用“以行为为中心”的书写方式，即首先考虑类应该提供什么样的函数。因为用户最关心的是接口。

【规则 3-1-3】命名规则尽量与所采用的操作系统或开发工具的风格保持一致。

【规则 3-1-4】程序中不要出现仅靠大小写区分的相似的标识符。

【规则 3-1-5】程序中不要出现标识符完全相同的局部变量和全局变量，尽管两者的作用域不同而不会发生语法错误。

【建议 3-1-1】尽量避免名字中出现数字编号。

BOOL型与0值比较 TRUE 的值究竟是什么并没有统一的标准。

if (flag)  // 表示 flag 为真

if (!flag) // 表示 flag 为假

整形变量与0值比较

if (value == 0)

if (value != 0) 

浮点变量与零值比较 两个浮点数可以直接比较大小

if ((x>=-EPSINON) && (x<=EPSINON))

指针变量与零值比较

if (p == NULL)

if (p != NULL)

【建议 4-4-1】在多重循环中，如果有可能，应当将最长的循环放在最内层，最短的循环放在最外层，以减少 CPU 跨切循环层的次数。

【建议 4-4-2】如果循环体内存在逻辑判断，并且循环次数很大，宜将逻辑判断移到循环体的外面。

const 与 #define 的比较

const 常量有数据类型，而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查。而对后者只进行字符替换。有些集成化的调试工具可以对const常量进行调试。

不能在类声明中初始化 const 数据成员，const 数据成员的初始化只能在类构造函数的初始化表中进行

怎样才能建立在整个类中都恒定的常量呢？别指望 const 数据成员了，应该用类中的枚举常量来实现。

【规则 6-1-2】参数命名要恰当，顺序要合理。一般地，应将目的参数放在前面，源参数放在后面。

【建议 6-2-1】有时候函数原本不需要返回值，但为了增加灵活性如支持链式表达，可以附加返回值。 如字符串拷贝函数 strcpy。

对于相加函数，应当用“值传递”的方式返回 String 对象。

【规则 6-3-1】在函数体的“入口处” ，对参数的有效性进行检查。

【规则 6-3-2】在函数体的“出口处” ，对 return 语句的正确性和效率进行检查。

return 语句不可返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”；

【建议 6-5-1】在编写函数时， 要进行反复的考查， 并且自问： “我打算做哪些假定？”一旦确定了的假定，就要使用断言对假定进行检查。

引用与指针的比较

（1）引用被创建的同时必须被初始化（指针则可以在任何时候被初始化）。
（2）不能有 NULL 引用，引用必须与合法的存储单元关联（指针则可以是 NULL）。
（3）一旦引用被初始化，就不能改变引用的关系（指针则可以随时改变所指的对象）。

内存分配方式有三种：

（1）  从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static 变量。

（2）  在栈上创建。

（3）  从堆上分配，亦称动态内存分配。

常见的内存错误

内存分配未成功，却使用了它

内存分配虽然成功，但是尚未初始化就引用它

操作越过了内存的边界

忘记了释放内存，造成内存泄露

释放了内存却继续使用它(返回栈上指针、野指针)

【规则 7-2-1】用 malloc 或 new 申请内存之后，应该立即检查指针值是否为 NULL。防止使用指针值为 NULL 的内存。

指针与数组的比较

数组要么在静态存储区被创建 （如全局数组）， 要么在栈上被创建。 数组名对应着 （而不是指向）一块内存，其地址与容量在生命期内保持不变，只有数组的内容可以改变。

不能对数组名进行直接复制与比较。

用运算符 sizeof 可以计算出数组的容量（字节数）。

数组作为函数的参数进行传递时，该数组自动退化为同类型的指针。

如果函数的参数是一个指针，不要指望用该指针去申请动态内存。如果非得要用指针参数去申请内存， 那么应该改用 “指向指针的指针”。可以用函数返回值来传递动态内存。这里强调不要用 return 语句返回指向“栈内存”的指针

（1）指针消亡了，并不表示它所指的内存会被自动释放。
（2）内存被释放了，并不表示指针会消亡或者成了 NULL 指针。

对于 32 位以上的应用程序而言，无论怎样使用malloc 与 new，几乎不可能导致“内存耗尽”。因为 32 位操作系统支持“虚存”。内存耗尽后可根据判断申请的指针为NULL来exit(1)退出程序。

malloc 返回值的类型是 void *；malloc 函数本身并不识别要申请的内存是什么类型，它只关心内存的总字节数；在用 delete 释放对象数组时，留意不要丢了符号‘[]’

当心隐式类型转换导致重载函数产生二义性

重载、覆盖（override）与隐藏

重载位于同一类中，参数不完全一样。而覆盖则发生在派生类与基类完全一样的函数定义。隐藏则是由于派生类和基类的函数参数不同或者函数定义完全相同，而基类中没有使用virtual而导致的基类的同名函数被隐藏（与多态即覆盖类似，也是因为用基类指针指向派生类的对象）。

【规则 8-3-1】参数缺省值只能出现在函数的声明中，而不能出现在定义体中。

内联与宏函数的区别

宏函数只是简单的替换，无法操作类的私有数据成员，不能进行类型安全检查，或者进行自动类型转换。

内联是以代码膨胀（复制）为代价，仅仅省去了函数调用的开销。

“缺省的拷贝构造函数”和“缺省的赋值函数”均采用“位拷贝”而非“值拷贝”的方式来实现，倘若类中含有指针变量，这两个函数注定将出错。

派生类必须在其初始化表里调用基类的构造函数。B::B(int x, int y) ：A(x) ？好像也可以在构造函数中调用A(x)。非内部数据类型的成员对象应当采用初始化表的方式初始化，以获取更高的效率。

如果给以“指针传递”方式的函数返回值加 const 修饰，那么函数返回值（即指针）的内容不能被修改，该返回值只能被赋给加 const 修饰的同类型指针。 如果函数返回值采用“值传递方式”， 由于函数会把返回值复制到外部临时的存储单元中，加 const 修饰没有任何价值。

任何不会修改数据成员的函数都应该声明为 const 类型。const 成员函数的声明看起来怪怪的：const 关键字只能放在函数声明的尾部。

String类

class String { public: String(const char *str = NULL); // 普通构造函数 String(const String &other); // 拷贝构造函数 ~ String(void); // 析构函数 String & operate =(const String &other); // 赋值函数 private: char *m_data; // 用于保存字符串 }; String::String(const char *str) { if(str==NULL) { m_data = new char[1]; *m_data = ‘ /0’ ; } else { int length = strlen(str); m_data = new char[length+1]; strcpy(m_data, str); } } String::~String(void) { delete [] m_data; // 由于 m_data 是内部数据类型，也可以写成 delete m_data; } String::String(const String &other) { // 允许操作 other 的私有成员 m_data int length = strlen(other.m_data); m_data = new char[length+1]; strcpy(m_data, other.m_data); } // 赋值函数 String & String::operate =(const String &other) { // (1) 检查自赋值 if(this == &other) return *this; // (2) 释放原有的内存资源 delete [] m_data; // （3）分配新的内存资源，并复制内容 int length = strlen(other.m_data); m_data = new char[length+1]; strcpy(m_data, other.m_data); // （4）返回本对象的引用 return *this; }