### 更有效的C++：深入掌握C++编程技巧
#### 一、引言
《More Effective C++》是一本由Scott Meyers编著的经典C++编程指南，由侯捷先生负责翻译，出版了简体中文版。该书针对C++程序员在实际编程过程中遇到的问题和挑战，提出了35个具体的编程建议（Items），旨在帮助读者更好地理解和应用C++语言的各种特性和最佳实践。
#### 二、基础知识篇
**1. 指针与引用的区别**
- **概念**：
- _指针_是一种存储地址的数据类型，可以指向任何类型的变量。
- _引用_是在声明时必须被初始化的别名，一旦初始化后不能改变所引用的对象。
- **应用场景**：
- 使用指针进行动态内存管理。
- 使用引用作为函数参数，避免拷贝大对象，提高性能。
- **注意事项**：
- 指针需要显式解引用才能访问其指向的对象。
- 引用更安全，不会导致悬空指针问题。
**2. 尽量使用C++风格的类型转换**
- **原因**：C++中的静态_cast、const_cast、reinterpret_cast和dynamic_cast等类型转换操作符比传统的C风格转换更安全、更清晰。
- **示例**：
- `int i = 42; double d = static_cast<double>(i);` // 显示转换int到double
- `const int ci = 42; int i = const_cast<int&>(ci);` // 去除常量性
- **注意事项**：
- 避免不必要的类型转换。
- 确保转换的安全性和正确性。
**3. 不要对数组使用多态**
- **问题**：数组在C++中没有类型信息，如果用于多态，则可能导致运行时错误。
- **解决方案**：使用容器（如vector、array等）代替原始数组。
**4. 避免无用的缺省构造函数**
- **原因**：缺省构造函数可能会创建未初始化的对象状态，导致程序出现不确定行为。
- **建议**：
- 如果类中有指针成员变量或其他需要初始化的资源，则应该提供一个初始化构造函数。
- 如果类不需要缺省构造函数，则应明确声明并定义为私有。
#### 三、运算符篇
**1. 谨慎定义类型转换函数**
- **重要性**：类型转换函数（如operator int()）可能会影响对象的行为，应确保转换逻辑的正确性和安全性。
**2. 自增(increment)、自减(decrement)操作符前缀形式与后缀形式的区别**
- **区别**：
- 前缀形式（如++i）先执行自增/自减，再返回修改后的值。
- 后缀形式（如i++）先返回原值，再执行自增/自减。
- **应用场景**：
- 在需要先修改值后使用的场景中使用前缀形式。
- 在需要保留原始值的场景中使用后缀形式。
**3. 不要重载“&&”，“||”，或“,”**
- **原因**：这些操作符具有特殊的语义，重载可能会导致混淆和错误。
**4. 理解各种不同含义的new和delete**
- **基本概念**：
- `new`用于动态分配内存。
- `delete`用于释放通过new分配的内存。
- **注意事项**：
- 使用new分配内存时，必须对应地使用delete释放内存。
- 避免内存泄漏。
#### 四、异常处理篇
**1. 使用析构函数防止资源泄漏**
- **原理**：析构函数会在对象生命周期结束时自动调用，可用于释放资源。
- **建议**：
- 在析构函数中释放资源。
- 对于拥有资源的类，确保析构函数能够正确释放这些资源。
**2. 在构造函数中防止资源泄漏**
- **方法**：采用“资源获取即初始化”（RAII）技术，确保资源在构造时获得，在析构时释放。
- **示例**：使用智能指针（如unique_ptr）管理动态分配的内存。
**3. 禁止异常信息传递到析构函数外**
- **目的**：避免析构函数抛出异常，可能导致析构过程中的不确定行为。
- **实现**：在析构函数内部捕获并处理所有异常。
**4. 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**
- **对比**：
- 异常抛出通常涉及栈展开，成本较高。
- 参数传递和虚函数调用的成本较低。
- **建议**：
- 仅在确实需要时才使用异常处理机制。
**5. 通过引用捕获异常**
- **目的**：允许异常对象被重新抛出，便于调试。
- **实现**：在catch子句中使用引用捕获异常。
**6. 审慎使用异常规格(exception specifications)**
- **原因**：C++11之后的版本已弃用了异常规格。
- **建议**：遵循现代C++的最佳实践，避免使用。
**7. 了解异常处理的系统开销**
- **重要性**：异常处理机制本身存在一定的性能开销。
- **建议**：
- 只在必要时使用异常处理。
- 对性能敏感的部分考虑其他错误处理机制。
#### 五、效率篇
**1. 牢记80-20准则（80-20 rule）**
- **原则**：大约20%的代码通常会产生80%的性能瓶颈。
- **应用**：专注于优化那些真正重要的部分。
**2. 考虑使用懒惰计算法(lazy evaluation)**
- **概念**：只在真正需要时才计算结果，以减少不必要的计算。
- **优点**：
- 提高性能。
- 减少资源消耗。
**3. 分期摊还期望的计算**
- **概念**：将计算任务分成多个阶段，分批执行。
- **应用场景**：处理大量数据时，避免一次性加载全部数据。
**4. 理解临时对象的来源**
- **原因**：临时对象在某些情况下会自动创建，例如函数调用时的参数传递。
- **优化**：利用C++的移动语义减少临时对象的创建。
**5. 协助完成返回值优化**
- **原理**：C++编译器可以自动优化返回值，避免不必要的复制构造函数调用。
- **建议**：编写可优化的代码结构。
**6. 通过重载避免隐式类型转换**
- **原因**：隐式类型转换可能导致意外的行为。
- **解决方案**：提供重载的运算符，明确指定转换逻辑。
**7. 考虑用运算符的赋值形式(op=)取代其单独形式(op)**
- **概念**：使用赋值形式（如+=、-=等）代替单独形式（如+、-等）进行运算。
- **优势**：
- 更高效。
- 更简洁。
**8. 考虑变更程序库**
- **原因**：不同的程序库可能有不同的性能表现。
- **建议**：根据项目需求选择合适的程序库。
**9. 理解虚拟函数、多继承、虚基类和RTTI所需的代价**
- **概念**：
- 虚拟函数：增加额外的间接性开销。
- 多继承和虚基类：可能导致布局复杂性增加。
- RTTI（运行时类型识别）：增加额外的类型检查开销。
- **建议**：权衡这些特性带来的好处与潜在的性能损失。
#### 六、技巧篇
**1. 将构造函数和非成员函数虚拟化**
- **目的**：支持动态绑定，实现更灵活的设计。
- **应用场景**：在需要动态派生类的场景中使用。
**2. 限制某个类所能产生的对象数量**
- **实现**：通过单例模式或限制构造函数的调用来实现。
- **优点**：控制资源的使用，避免过度创建对象。
**3. 要求或禁止在堆中产生对象**
- **实现**：通过定制构造函数或使用特定的内存管理策略。
- **优点**：确保对象的生命周期符合预期。
**4. 灵巧（smart）指针**
- **概念**：智能指针是一种自动管理内存的指针类型。
- **种类**：
- unique_ptr：独占所有权。
- shared_ptr：共享所有权。
- weak_ptr：弱引用。
- **优点**：
- 避免内存泄漏。
- 提高代码的安全性。
**5. 引用计数**
- **概念**：跟踪对象引用的数量。
- **应用场景**：在多线程环境中管理共享资源。
- **注意事项**：避免循环引用导致的内存泄漏。
**6. 代理类**
- **概念**：在客户端与目标对象之间建立中介。
- **应用场景**：
- 控制对目标对象的访问。
- 提供额外的功能，如缓存、日志记录等。
**7. 让函数根据一个以上的对象来决定怎么虚拟**
- **目的**：实现更精细的多态行为。
- **实现**：使用模板和策略模式。
#### 七、杂项篇
**1. 在未来时态下开发程序**
- **概念**：编写易于扩展和维护的代码。
- **建议**：
- 遵循良好的编码规范。
- 预留扩展接口。
**2. 将非尾端类设计为抽象类**
- **目的**：避免不恰当的继承。
- **应用场景**：当一个类不应该被实例化时使用。
**3. 如何在同一程序中混合使用C++和C**
- **实现**：使用C++的extern "C"语法包装C代码。
- **注意事项**：
- 确保类型兼容性。
- 遵循一致的命名规则。
**4. 让自己习惯使用标准C++语言**
- **建议**：充分利用C++标准库提供的功能。
- **优点**：
- 提高代码质量。
- 增强代码的可读性和可维护性。
通过以上各个方面的深入探讨，《More Effective C++》不仅涵盖了C++的基础知识，还提供了丰富的高级技巧和最佳实践，对于希望提升C++编程能力的读者来说是一本不可多得的宝典。
