### 更有效的C++编程实践
#### 一、引言
《More Effective C++》由Scott Meyers撰写，译者侯捷。这本书对于已有一定C++基础的程序员来说具有极高的价值，不仅因为书中包含了深入的技术细节，更因为它能够帮助读者理解和掌握C++中的最佳实践，从而提高代码质量和性能。
#### 二、C++编程的基础议题
##### 1. 指针与引用的区别
- **指针**：存储另一个变量地址的数据类型。它可以被重新指向不同的位置，并且可以指向`NULL`。
- **引用**：本质上是别名，一旦初始化后就不能更改。引用总是指向初始化时指定的对象，不能改变其指向。
**实践建议**：在不需要频繁改变指向的情况下，应优先使用引用，以提高代码的安全性和可读性。
##### 2. 尽量使用C++风格的类型转换
C++提供了多种类型的转换方式，包括C风格转换和C++风格转换（如static_cast、dynamic_cast等）。C++风格的转换提供了更多的类型安全性和清晰度。
- **static_cast**：用于基本数据类型之间的转换，以及用户定义类型的转换。
- **dynamic_cast**：用于运行时类型的转换，尤其适用于继承层次结构中的对象转换。
- **const_cast**：用于移除或添加常量限定。
- **reinterpret_cast**：用于转换指针类型，通常用于低级操作。
**实践建议**：尽量使用C++风格的类型转换，以减少类型错误的风险，并使代码更加清晰易懂。
##### 3. 不要对数组使用多态
多态性是面向对象编程的一个重要特性，允许子类重写父类的方法。然而，当涉及到数组时，使用多态可能会导致一些问题：
- **对象切片**：当数组包含指向派生类对象的指针时，如果将其作为基类数组处理，则会导致对象切片问题。
- **内存管理**：多态数组在内存分配和释放时需要特别小心，以避免内存泄漏。
**实践建议**：避免在数组中使用多态性，而是考虑使用标准容器（如`std::vector`）来管理对象集合。
##### 4. 避免无用的缺省构造函数
缺省构造函数在未显式定义构造函数时由编译器自动生成。但在某些情况下，自动生成的缺省构造函数可能不是所需要的，例如：
- 当类拥有指针成员或其他需要初始化的资源时。
- 当类需要特定的初始状态时。
**实践建议**：明确声明构造函数，并确保所有的资源都得到适当的初始化。
#### 三、运算符重载的最佳实践
##### 1. 谨慎定义类型转换函数
类型转换函数（如`operator int`）可以使对象自动转换为其他类型。但是，不加限制地使用这些转换可能导致意外的行为。
**实践建议**：仅在必要时定义类型转换函数，并考虑使用显式关键字来避免隐式转换带来的问题。
##### 2. 自增/自减操作符前缀形式与后缀形式的区别
- **前缀形式**：`++x` 或 `--x`，先执行操作再返回结果。
- **后缀形式**：`x++` 或 `x--`，先返回原值再执行操作。
**实践建议**：根据上下文选择合适的自增/自减形式，以提高代码的效率和清晰度。
##### 3. 不要重载“&&”, “||”, 或 “,” 运算符
虽然C++允许重载这些运算符，但实际上很少有正当的理由这样做。这些运算符的自然语义在大多数情况下应该保持不变。
**实践建议**：避免重载逻辑运算符，以免造成混淆和潜在的错误。
#### 四、异常处理的最佳实践
##### 1. 使用析构函数防止资源泄漏
当异常发生时，确保通过析构函数释放资源可以避免资源泄漏。
**实践建议**：确保每个类都有一个正确的析构函数，该函数负责清理所有分配的资源。
##### 2. 在构造函数中防止资源泄漏
构造函数中的异常可能导致对象部分构造而未完全初始化，从而留下悬挂的资源。
**实践建议**：采用RAII（Resource Acquisition Is Initialization）原则，确保资源在构造函数中正确分配并在析构函数中释放。
##### 3. 禁止异常信息传递到析构函数外
在析构函数内部抛出异常可能会导致程序崩溃。
**实践建议**：确保析构函数不会抛出异常，或者适当处理这些异常。
#### 五、提高效率的策略
##### 1. 牢记80-20准则
80-20准则指出，大约80%的性能改进可以通过优化20%的代码实现。这意味着应当集中精力优化那些最关键的部分。
**实践建议**：识别程序中最关键的性能瓶颈，并优先优化这些部分。
##### 2. 考虑使用懒惰计算法
懒惰计算法是指延迟计算直到实际需要时才进行计算的过程，可以节省不必要的计算资源。
**实践建议**：在可能的情况下使用懒惰计算法，以减少不必要的计算。
##### 3. 分期摊还期望的计算
分期摊还期望的计算是一种技术，通过分摊计算成本，使得单次操作的平均成本降低。
**实践建议**：利用分期摊还期望的计算方法，尤其是在需要大量计算或频繁访问数据的场景中。
##### 4. 协助完成返回值优化
返回值优化（Return Value Optimization, RVO）是编译器的一种优化技术，可以在某些情况下避免不必要的复制构造。
**实践建议**：编写易于进行RVO优化的代码，并了解何时及如何利用这种优化。
#### 六、技巧（IDIOMS或PATTERN）
##### 1. 将构造函数和非成员函数虚拟化
虚拟构造函数并不是C++语言的一部分，但可以通过某些模式来模拟这种行为。
**实践建议**：了解并使用虚拟构造函数模式来实现多态的对象创建过程。
##### 2. 限制某个类所能产生的对象数量
有时候，可能需要限制一个类实例化的次数。这可以通过使用模板和元编程技术来实现。
**实践建议**：研究并使用限制实例化数量的模式，以满足特定的设计需求。
##### 3. 要求或禁止在堆中产生对象
对于某些类，可能希望控制其对象是否能在堆上分配。这可以通过特定的设计模式来实现。
**实践建议**：探索并应用能够控制对象内存分配的模式。
##### 4. 灵巧（SMART）指针
智能指针是一种用于自动管理动态分配的对象的生命周期的C++模板类。
**实践建议**：熟悉并使用智能指针，以简化内存管理和提高代码的安全性。
#### 七、结论
《More Effective C++》是一本深度探讨C++高级主题和技术的宝贵资源。通过遵循书中的建议和实践，开发者不仅可以提高代码的质量和性能，还能更好地理解C++的核心概念。无论是对于初学者还是经验丰富的开发者，这本书都是不可或缺的参考资料。
