《More Effective C++》是C++领域内的一部经典之作,由Scott Meyers撰写,中文版译者为侯捷。本书旨在帮助C++程序员提升代码质量和编程效率,通过一系列具体的编程建议和实践指导,深入探讨了C++语言的高级特性及其最佳实践。下面将根据给定的文件信息,详细阐述部分章节中的核心知识点。 ### 基础议题 #### ItemM1:指针与引用的区别 指针与引用是C++中两种非常重要的数据类型,它们都能用来访问内存中的另一个位置的数据,但有着本质的不同。指针可以被重新赋值指向其他地址,而引用则在初始化之后不能改变其所引用的对象。此外,指针可以是空值,而引用必须始终引用一个对象。因此,在选择使用指针还是引用时,应考虑代码的意图和需求。 #### ItemM2:尽量使用C++风格的类型转换 C++中提供了多种类型转换的方式,包括C风格的类型转换和C++风格的类型转换。C++风格的类型转换(如static_cast、dynamic_cast、const_cast和reinterpret_cast)更为安全,因为它们具有更明确的语义,并且在某些情况下可以进行运行时检查。因此,建议尽可能使用C++风格的类型转换,以提高代码的可读性和安全性。 #### ItemM3:不要对数组使用多态 多态是C++中一个强大的特性,允许子类对象替代父类对象。然而,当涉及到数组时,使用多态可能会导致问题,因为数组的大小和类型在编译时是固定的。如果试图将一个多态类型的数组作为基类类型的数组使用,可能会出现错误,如切片(slice)问题,即派生类对象被截断以适应基类的大小。因此,应当避免在多态上下文中使用数组,或者采取适当的设计策略,如使用智能指针或容器类。 #### ItemM4:避免无用的缺省构造函数 缺省构造函数是C++中用于创建未初始化对象的一种构造函数。然而,如果一个类拥有指针成员或其他需要特别初始化的成员,缺省构造函数可能会导致未初始化的数据成员,从而引发潜在的错误。为了避免这些问题,应当显式地编写构造函数,确保所有数据成员都得到正确的初始化。 ### 运算符 #### ItemM5:谨慎定义类型转换函数 类型转换函数是C++中一种特殊的形式,它们通常被称为转换构造函数或类型转换运算符。虽然这些函数提供了方便的类型转换,但它们也可能引入不明显的错误。例如,如果一个类型转换函数被过度滥用,可能会导致对象状态的混乱,或者在不经意间触发异常的转换。因此,定义类型转换函数时应格外小心,确保它们的行为符合预期,并且不会引起意外的副作用。 #### ItemM6:自增(increment)、自减(decrement)操作符前缀形式与后缀形式的区别 在C++中,自增和自减操作符有两种形式:前缀形式(如++x)和后缀形式(如x++)。这两种形式在行为上有所不同,前缀形式先增加或减少变量的值,然后返回修改后的值;而后缀形式首先返回变量的原始值,然后再对其进行增加或减少。理解这种区别对于正确实现算法和表达式非常重要,特别是在涉及多个连续操作或条件判断的情况下。 #### ItemM7:不要重载“&&”,“||”,或“,” 逻辑运算符“&&”、“||”和逗号运算符“,”在C++中具有特殊的语义,它们不仅执行逻辑运算,还控制着表达式的求值顺序。重载这些运算符可能会破坏原有的语义,导致难以预料的结果。因此,除非有充分的理由并且理解可能的风险,否则不建议重载这些运算符。 ### 异常 #### ItemM9:使用析构函数防止资源泄漏 析构函数是C++中用于清理对象资源的一个特殊成员函数。在C++中,异常可能会导致正常流程的中断,从而可能留下未释放的资源。通过在析构函数中适当地释放资源,可以确保即使在异常情况下也不会发生资源泄漏。 #### ItemM10:在构造函数中防止资源泄漏 构造函数用于初始化对象,但在构造过程中如果出现异常,对象可能处于半初始化状态,导致资源泄漏。为了防止这种情况,可以采用初始化列表来确保资源在构造函数主体之前就被正确分配,或者使用RAII(Resource Acquisition Is Initialization)技术,即在构造函数中获取资源,并在析构函数中释放资源,确保资源的生命周期与对象的生命周期一致。 #### ItemM11:禁止异常信息(exceptions)传递到析构函数外 在C++中,析构函数不应该抛出异常,因为如果在析构函数中抛出异常,可能会导致程序终止。为了避免这种情况,可以在析构函数中使用try-catch块捕获并处理可能发生的异常,或者设计对象以避免在析构过程中产生异常。 #### ItemM12:理解“抛出一个异常”与“传递一个参数”或“调用一个虚函数”间的差异 在C++中,“抛出一个异常”与“传递一个参数”或“调用一个虚函数”的处理方式有着根本的不同。异常处理机制允许程序在遇到错误时中断正常的执行流程,并跳转到异常处理程序,这与普通函数调用的控制流不同。理解这些差异有助于编写更健壮的代码,能够更好地处理运行时错误。 ### 效率 #### ItemM16:牢记80-20准则(80-20rule) 80-20准则,也称为帕累托原则,指出大约80%的结果来自20%的原因。在软件工程中,这意味着程序中的大部分时间通常消耗在一小部分关键代码上。因此,优化程序时,应优先关注那些对性能影响最大的部分,而不是盲目地对整个程序进行微调。 #### ItemM17:考虑使用lazyevaluation(懒惰计算法) 懒惰计算法是一种在真正需要时才计算结果的策略。在C++中,通过延迟计算可以避免不必要的工作,从而提高程序的效率。例如,可以使用条件表达式或智能指针等技术来实现懒惰计算。 #### ItemM19:理解临时对象的来源 临时对象是在C++中常见的概念,它们是在表达式求值过程中自动创建的对象,通常用于函数参数传递或运算符重载的返回值。理解临时对象的创建和销毁可以帮助程序员避免不必要的性能损失,比如通过使用返回值优化(RVO)或命名返回值优化(NRVO)来减少临时对象的复制。 ### 技巧(Techniques,又称Idioms或Pattern) #### ItemM25:将构造函数和非成员函数虚拟化 通常,构造函数和析构函数是不能被声明为虚函数的,但这并不意味着无法实现类似的效果。通过将非成员构造函数或工厂方法声明为虚函数,可以实现多态构造,即在运行时动态决定创建哪个子类的对象。这是一种高级技巧,适用于需要在运行时动态创建对象的场景。 #### ItemM28:灵巧(smart)指针 智能指针是一种封装了原始指针管理逻辑的C++类模板,如std::unique_ptr、std::shared_ptr和std::weak_ptr等。它们通过在析构函数中自动释放所管理的资源,以及通过引用计数机制在多个智能指针之间共享所有权,从而有效地防止了内存泄漏和悬挂指针的问题。使用智能指针是现代C++编程中避免资源管理错误的关键技术之一。 以上只是《More Effective C++》书中部分知识点的简要概述,这本书涵盖了广泛的主题,从基础的编码实践到高级的编程模式,旨在帮助读者理解和掌握C++编程的精髓。通过遵循书中的建议,程序员可以编写出更高效、更安全、更易于维护的C++代码。
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