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More Effective C++：改善编程与设计（上）

news 来源：原创 2025/7/3 9:29:39

More Effective C++：

条款1：仔细区别pointers和 references

条款2:最好使用C++转型操作符

条款3:绝对不要以多态方式处理数组

条款4:非必要不要提供default constructor

条款5:对定制的“类型转换函数”保持警觉

条款6:区别increment/decrement操作符的前置和后置形式

条款7:千万不要重载&&，｜｜和，操作符

条款8:了解各种不同意义的new和delete

条款9:利用destrucotors避免泄漏资源

条款10:在constructors内阻止资源泄漏

条款11:禁止exception流出destructors之外

条款12:了解“抛出一个exception”与“传递一个参数”或“调用一个虚函数”之间的差异

条款13:以by reference方式捕捉exceptions

条款14:明智运用exception specifications

条款15:了解异常处理的成本

条款16:谨记80-20法则

条款17:考虑使用lazy evaluation

条款18：分期摊还预期的计算成本

条款1：仔细区别pointers和 references

引用不存在空引用，而指针可以存在空指针，并且指针的值是可以修改的，但是引用总是会代表某个对象。

结论：当你知道需要指向某个东西，而且绝不会改变指向其他东西，或者当你实现一个操作符而其语法需求无法用指针达成，比如：operator */operator []，你应该选择引用，其他时候请采用指针。

条款2:最好使用C++转型操作符

C语言旧式转型允许你将任何类型转换为任何其他类型，并且难以辨识，为此C++引入四个转型操作符：

static_cast,

reinterpret_cast,

const_cast,

dynamic_cast

过去的(type)expression 应该改为 static_cast<type>(expression) ;

四个转型操作符已经在前面讲过，现在来总结一下应用场景：

static_cast:可以进行类型具有一定相关性的转换，以及不涉及继承机制的类型执行转型动作；
const_cast:用来改变表达式中的常量性或变易性；
dynamic_cast:用来执行继承体系中“安全的向下转型或跨系转型动作”，如果转型成功则是正常指针，失败会以一个空指针或者异常表现出来，但是只能用于继承体系中，无法应用在缺乏续虚函数的类型上，也不能改变常量性
reinterpret_cast:通常用于函数指针转型动作，并不具备移植性，慎用！

条款3:绝对不要以多态方式处理数组

假如你有一个class BST以及一个继承自BST的class BalancedBST，如果你将一个BalancedBST对象所组成的数组交给一个BST类型的变量进行打印，编译能够通过，但是当你试图用opearator []去访问数组时会出现问题，指针会假设访问的对象每一个都是BST的大小，但实际上每一个元素大小是BalancedBST的大小，由于派生类比基类占用的空间更大，因此访问出错。

总结：多态和指针算术不能够混用，数组对象几乎总是会涉及指针的算术运算，所以数组

和多态不要混用。

条款4:非必要不要提供default constructor

在类中到底需不需要提供默认构造函数呢？这取决于具体情况，一方面如果要求类可以合理地从无到有生成对象，并且要依赖于模版，亦或是要实现一个虚基类，那么就需要提供默认构造函数；但如果必须有某些外来信息才能生成对象的类，则不需要提供默认构造函数，因为构造出来对象包含没有任何意义的值，无意义的默认构造函数也会影响代码运行效率，视情况而定。

条款5:对定制的“类型转换函数”保持警觉

C++允许编译器在不同类型之间支持隐式类型转换，可以通过两种函数实现：

单参数构造函数以及隐式类型转换操作符，

后者更加容易引发问题：形如operator 类型名称函数，它的出现可能导致错误的函数调用：

Rational r(1,2); count<<r;

你希望打印出r的信息，但是如果没有提供operator <<却提供了operator double，那么编

译仍会通过，但打印出的却不是期望信息。

总结：只要不声明隐式类型转换操作符即可解决，对于单参数构造函数建议使用explicit关键字来避免隐式类型转换，同时支持显式转换。

条款6:区别increment/decrement操作符的前置和后置形式

C++扩充了++和—操作符的两种形式：

UPInt& operator++(); 前置式；

const UPInt operator++(int); 后置式；

UPInt& operator—(); 前置式；

const UPInt operator—(int); 后置式；

后置式的int参数的唯一目的是为了区别前置式和后置式，并且返回const UPInt，这是为了

防止++++的情况发生，使用时应该尽可能使用前置式。

条款7:千万不要重载&&，｜｜和，操作符

原因如下：C++对于真假值表达式采用“骤死式”评估方式，在&&和｜｜操作符左边的表达

式的真假值一旦确定即使右边的表达式尚未检验，整个语句结束，但是一旦你重载了操作符函

数，两边的表达式都需要完成评估，不仅如此，还无法确定评估顺序。至于，同样如此，你绝

对无法保证左侧的表达式一定比右侧的表达式更早被评估。

总结：如果你将它们重载，就没有办法提供程序员预期的某种行为模式，所以请不要重载

这三个操作符函数。

条款8:了解各种不同意义的new和delete

在你new一个类型的时候，这种操作被称为new operator，会进行两件事情：

1.调用operator new来分配足够的内存；

2.调用构造函数，为分配的内存中的那个对象呢设定初始值。

介绍一下operator new: void* operator new(size_t size);你可以将其重载。

当你需要在已经分配好的原始内存上构建对象，那么可以使用定位new（Placement new):

假设A为一个类，如果要在已经有地址为buffer的内存上构建size个对象，可以这样：

A* constructor(void* buffer,size_t size)
{return new(buffer)A(size);
}

你可以理解为定位new的作用就是将获得的指针再返回，来作为放置的地址，定位new会去

调用operator new,看起来像这样：

void* operator new(size_t,void* location)
{return location;
}

这里的size_t参数没有用到但一定要有，

小总结：如果你希望将对象产生于堆，使用new operator，如果你只是打算分配内存，使用operator new,如果你打算自己决定内存分配方式，可以重载一个operator new，如果你打算在已分配的内存中构造对象，使用placement new，它会去调用构造函数。

在你delete一个类型的时候，这种操作被称为new delete，会进行两件事情：

1.调用析构函数；

2.调用operator delete释放内存，

如果你使用placement new，你应该避免使用delete operator，因为它会调用operator delete来释放内存，但是起初内存不是由operator new得来的，你应该直接调用该对象的析构函数。

补充：如果是new一个数组，那么会调用operator new[]，再依次调用构造函数，delete []

时会依次调用析构函数，最后调用operator delete[]。

条款9:利用destrucotors避免泄漏资源

当你在一个函数中实例化一个类后，你想要调用类中的函数并delete掉它，但如果函数调用

时抛出了exception，那么delete语句会被跳过，造成内存泄露， 因此你通常可以通过捕获执行

函数的异常来在throw语句之前执行delete语句，还可以使用智能指针 ：采用RAII资源获取即初始化的思想，将资源封装在对象内，通常可以在exceptions出现时避免泄漏资源。

条款10:在constructors内阻止资源泄漏

如果你设计的类中constructors调用了new，在构造时申请空间失败，抛出了一个

exception会怎么样呢？C++只会析构已经构造完成的对象，现在constructor没有执行完毕，

不会调用类中的析构函数，会发生内存泄露，解决办法可以如下： 将所有exception捕捉起

来，执行某种清理工作，然后重新抛出exception，而执行清理工作不必刻意进行，可以使用

智能指针来管理资源。

条款11:禁止exception流出destructors之外

在destructors中抛出异常，会导致资源释放不完全，导致内存泄露，并且如果没有try…

catch语句捕捉异常，会导致terminate函数在exception传播过程中的栈展开机制中被调用，

程序立即终止。

条款12:了解“抛出一个exception”与“传递一个参数”或“调用一个虚函数”之间的差异

“传递对象到函数去，或是以对象调用虚函数”和“将对象抛出成为一个exception”之间，有

三个主要的差异。

第一，exception object总是会被复制，不论是自定义类型，内置类型或是静态类型，catch端捕捉的永远是throw端的副本，发生修改也只会影响到副本，如果以by value的方式捕捉，甚至会被复制两次。但是传递给函数参数的对象则不一定得复制。
第二，“被抛出成为exception的对象，其被允许的类型转换动作，比“被传递到函数去”的对象少。
第三，catch子句以其“出现于源代码的顺序”被编译器检验比对，其中第一个匹配成功者便执行；而当我们以某对象调用一个虚函数，被选中执行的是那个“与对象类型最佳吻合”的函数，不论它是不是源代码所列的第一个。

条款13:以by reference方式捕捉exceptions

exception objects有三种方式传递到子句：by pointer,by value,by reference：

如果是by pointer，类似这样: static exception ex; throw &ex; 但是往往掉了static会使得指针指向不复存在的对象，即便是正确接收，那么是否应该调用delete？对于分配于heap的指针没有问题，其他则会招致未受定义的程序行为，所以无论如何必须以by value或by reference的方式捕捉它们。

Catch-by-value中每当exception object被抛出，就会被复制两次，此外也会引起切割问题，将throw端的派生类切割赋值给catch端时，catch端将失去原派生类的派生成分，并且无法触发多态，重写的虚函数不能发挥作用。 Catch-by-reference,不会发生对象删除问题，没有切割问题，而且exception object也只会被复制一次， 也可以正常出发多态调用，所以强烈建议使用Catch exceptions by reference!

条款14:明智运用exception specifications

异常声明确实对于“函数希望抛出什么样的exceptions”提供了卓越的说明，但是编译器允

许你调用“可能违反当前函数本身的异常声明”的函数，并且由于如此的调用行为可能导致程序

被迫中止，为了unexpected函数被调用有三个做法：

不应该将templates和exception specifications混合使用；
函数内调用函数无异常声明，那么函数本身也不应该有异常声明；
处理系统可能抛出的exceptions，异常声明是一把双面刃，请谨慎使用！

条款15:了解异常处理的成本

exception的处理机制首先需要付出 一些空间 来放置某些数据结构（记录哪些对象已被完全

构造妥当）和 一些时间 ，随时保持那些数据结构的正确性；其次try语句块和异常声明需要的成

本相似，对于这块，你只需要了解异常的处理需要消耗部分性能即可。

条款16:谨记80-20法则

法则内容： 一个程序80%的资源用于20%的代码上， 重点在于：软件的整体性能聚会总是

由其构成要素的一小部分决定。为了提升程序的性能，你可以使用程序分析器或者尽可能使用

最多的数据来分析软件，专注于特别耗时的地方来加以改善。

条款17:考虑使用lazy evaluation

缓式评估可以在多种场合派上用场：

Reference Counting（引用计数）：举例string的写时拷贝，如果任何拷贝赋值都采用深拷贝，这就是急式评估，会消耗很多空间，但如果采用数据共享，使用引用计数的方式管理内存，直到字符串需要被修改发生深拷贝就可以节省大量空间。
区分读和写：以string为例，如果只是读取就不需要进行深拷贝，但如果要写入则需要
Lazy Fetching（缓式取出）：如果想要引入大型对象，只需产生该对象的外壳，不从磁盘中读取任何字段数据，当对象内的某个字段被需要了，程序才从数据库中取回对应的数据
Lazy Expression Evaluation（表达式缓评估）：如果用m3来表示大型对象m1和m2的某种运算结果，可以用m3来存储一个数据结构，包含两个指针和一个enum，前者指向m1和m2，后者用来指示运算动作是什么，如果在m3被使用之前，被赋予了新的值，或者接受另一个复杂运算结果，那么就节省了运算m1和m2的成本。

注意：缓式评估并不会影响到必需的对象复制，如果计算是必要的，缓式评估并不会为你的程序节省任何工作，只有当计算可以被避免时，缓式评估才会发挥真正的用处。

条款18：分期摊还预期的计算成本

这里用到的思想是：over-eager evaluation，如果你预期程序常常会用到某个计算，你可

以降低每次计算的平均成本，办法就是设计一份数据结构以便能够极有效率的处理需求。

其中一个简单做法就是“将已经计算好而可能再次被需要”的数值保留下来，方便下一次拿取来降低平均成本，称之为Caching；还有将数组扩容时，将空间调整到所需大小更大一些的做法，被称为Prefetching，前者会消耗较多内存，但可以降低那些已被计算出的结果重新计算的时间，后者需要一些空间来放置被预先取出的东西，但可降低访问它们所需的时间。

More Effective C++：

条款1：仔细区别pointers和 references

条款2:最好使用C++转型操作符

条款3:绝对不要以多态方式处理数组

条款4:非必要不要提供default constructor

条款5:对定制的“类型转换函数”保持警觉

条款6:区别increment/decrement操作符的前置和后置形式

条款7:千万不要重载&&，｜｜和，操作符

条款8:了解各种不同意义的new和delete

条款9:利用destrucotors避免泄漏资源

条款10:在constructors内阻止资源泄漏

条款11:禁止exception流出destructors之外

条款12:了解“抛出一个exception”与“传递一个参数”或“调用一个虚函数”之间的差异

条款13:以by reference方式捕捉exceptions

条款14:明智运用exception specifications

条款15:了解异常处理的成本

条款16:谨记80-20法则

条款17:考虑使用lazy evaluation

条款18：分期摊还预期的计算成本

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