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Google-C++编程风格1
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2022-08-03
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背景Google 的开源项目大多使用 C++开发。每一个 C++程序员也都知道,C++具有很多强大的语言特性,但这种强大不可避免的导致它的复杂,这种复杂会使得代
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Google C++ 编程风格指南(一)
背景
Google 的开源项目大多使用 C++开发。每一个 C++程序员也都知道,C++具有很多强大的
语言特性,但这种强大不可避免的导致它的复杂,这种复杂会使得代码更易于出现 bug、难于
阅读和维护。
本指南的目的是通过详细阐述在 C++编码时要怎样写、不要怎样写来规避其复杂性。这些规
则可在允许代码有效使用 C++语言特性的同时使其易于管理。
风格,也被视为可读性,主要指称管理 C++代码的习惯。使用术语风格有点用词不当,因为
这些习惯远不止源代码文件格式这么简单。
使代码易于管理的方法之一是增强代码一致性,让别人可以读懂你的代码是很重要的,保持统
一编程风格意味着可以轻松根据“模式匹配”规则推断各种符号的含义。创建通用的、必需的
习惯用语和模式可以使代码更加容易理解,在某些情况下改变一些编程风格可能会是好的选择,
但我们还是应该遵循一致性原则,尽量不这样去做。
本指南的另一个观点是 C++特性的臃肿。C++是一门包含大量高级特性的巨型语言,某些情
况下,我们会限制甚至禁止使用某些特性使代码简化,避免可能导致的各种问题,指南中列举
了这类特性,并解释说为什么这些特性是被限制使用的。
由 Google 开发的开源项目将遵照本指南约定。
注意:本指南并非 C++教程,我们假定读者已经对 C++非常熟悉。
头文件
通常,每一个.cc 文件(C++的源文件)都有一个对应的.h 文件(头文件),也有一些例外,
如单元测试代码和只包含 main()的.cc 文件。
正确使用头文件可令代码在可读性、文件大小和性能上大为改观。
下面的规则将引导你规避使用头文件时的各种麻烦。
1. #define 的保护
所有头文件都应该使用#define 防止头文件被多重包含(multiple inclusion),命名格式当
是:
<PROJECT>
_
<PATH>
_
<FILE>
_H_
为保证唯一性,头文件的命名应基于其所在项目源代码树的全路径。例如,项
目 foo 中的头文件 foo/src/bar/baz.h 按如下方式保护:
#ifndef FOO_BAR_BAZ_H_
#define FOO_BAR_BAZ_H_
...
#endif // FOO_BAR_BAZ_H_
2. 头文件依赖
使用前置声明(forward declarations)尽量减少.h 文件中#include 的数量。
当一个头文件被包含的同时也引入了一项新的依赖(dependency),只要该头文件被修改,
代码就要重新编译。如果你的头文件包含了其他头文件,这些头文件的任何改变也将导致那些
包含了你的头文件的代码重新编译。因此,我们宁可尽量少包含头文件,尤其是那些包含在其
他头文件中的。
使用前置声明可以显著减少需要包含的头文件数量。举例说明:头文件中用到类 File,但不需
要访问 File 的声明,则头文件中只需前置声明 class File;无需#include
"file/base/file.h"。
在头文件如何做到使用类 Foo 而无需访问类的定义?
1) 将数据成员类型声明为 Foo *或 Foo &;
2) 参数、返回值类型为 Foo 的函数只是声明(但不定义实现);
3) 静态数据成员的类型可以被声明为 Foo,因为静态数据成员的定义在类定义之外。
另一方面,如果你的类是 Foo 的子类,或者含有类型为 Foo 的非静态数据成员,则必须为之包
含头文件。
有时,使用指针成员(pointer members,如果是 scoped_ptr 更好)替代对象成员
(object members)的确更有意义。然而,这样的做法会降低代码可读性及执行效率。如果
仅仅为了少包含头文件,还是不要这样替代的好。
当然,.cc 文件无论如何都需要所使用类的定义部分,自然也就会包含若干头文件。
译者注:能依赖声明的就不要依赖定义。
3. 内联函数
只有当函数只有 10 行甚至更少时才会将其定义为内联函数(inline function)。
定义(Definition):当函数被声明为内联函数之后,编译器可能会将其内联展开,无需按
通常的函数调用机制调用内联函数。
优点:当函数体比较小的时候,内联该函数可以令目标代码更加高效。对于存取函数
(accessor、mutator)以及其他一些比较短的关键执行函数。
缺点:滥用内联将导致程序变慢,内联有可能是目标代码量或增或减,这取决于被内联的函数
的大小。内联较短小的存取函数通常会减少代码量,但内联一个很大的函数(译者注:如果编
译器允许的话)将戏剧性的增加代码量。在现代处理器上,由于更好的利用指令缓存
(instruction cache),小巧的代码往往执行更快。
结论:一个比较得当的处理规则是,不要内联超过 10 行的函数。对于析构函数应慎重对待,
析构函数往往比其表面看起来要长,因为有一些隐式成员和基类析构函数(如果有的话)被调
用!
另一有用的处理规则:内联那些包含循环或 switch 语句的函数是得不偿失的,除非在大多数
情况下,这些循环或 switch 语句从不执行。
重要的是,虚函数和递归函数即使被声明为内联的也不一定就是内联函数。通常,递归函数不
应该被声明为内联的(译者注:递归调用堆栈的展开并不像循环那么简单,比如递归层数在编
译时可能是未知的,大多数编译器都不支持内联递归函数)。析构函数内联的主要原因是其定
义在类的定义中,为了方便抑或是对其行为给出文档。
4. -inl.h 文件
复杂的内联函数的定义,应放在后缀名为-inl.h 的头文件中。
在头文件中给出内联函数的定义,可令编译器将其在调用处内联展开。然而,实现代码应完全
放到.cc 文件中,我们不希望.h 文件中出现太多实现代码,除非这样做在可读性和效率上有明
显优势。
如果内联函数的定义比较短小、逻辑比较简单,其实现代码可以放在.h 文件中。例如,存取函
数的实现理所当然都放在类定义中。出于实现和调用的方便,较复杂的内联函数也可以放到.h
文件中,如果你觉得这样会使头文件显得笨重,还可以将其分离到单独的-inl.h 中。这样即把
实现和类定义分离开来,当需要时包含实现所在的-inl.h 即可。
-inl.h 文件还可用于函数模板的定义,从而使得模板定义可读性增强。
要提醒的一点是,-inl.h 和其他头文件一样,也需要#define 保护。
5. 函数参数顺序(Function Parameter Ordering)
定义函数时,参数顺序为:输入参数在前,输出参数在后。
C/C++函数参数分为输入参数和输出参数两种,有时输入参数也会输出(译者注:值被修改
时)。输入参数一般传值或常数引用(const references),输出参数或输入/输出参数为非
常数指针(non-const pointers)。对参数排序时,将所有输入参数置于输出参数之前。不要
仅仅因为是新添加的参数,就将其置于最后,而应该依然置于输出参数之前。
这一点并不是必须遵循的规则,输入/输出两用参数(通常是类/结构体变量)混在其中,会使
得规则难以遵循。
6. 包含文件的名称及次序
将包含次序标准化可增强可读性、避免隐藏依赖(hidden dependencies,译者注:隐藏依
赖主要是指包含的文件中编译时),次序如下:C 库、C++库、其他库的.h、项目内的.h。
项目内头文件应按照项目源代码目录树结构排列,并且避免使用 UNIX 文件路径.(当前目录)
和..(父目录)。例如,google-awesome-project/src/base/logging.h 应像这样被包含:
#include "base/logging.h"
dir/foo.cc 的主要作用是执行或测试 dir2/foo2.h 的功能,foo.cc 中包含头文件的次序如下:
dir2/foo2.h(优先位置,详情如下)
C 系统文件
C++系统文件
其他库头文件
本项目内头文件
这种排序方式可有效减少隐藏依赖,我们希望每一个头文件独立编译。最简单的实现方式是将
其作为第一个.h 文件包含在对应的.cc 中。
dir/foo.cc 和 dir2/foo2.h 通常位于相同目录下(像 base/basictypes_unittest.cc 和 base/
basictypes.h),但也可在不同目录下。
相同目录下头文件按字母序是不错的选择。
举例来说,google-awesome-project/src/foo/internal/fooserver.cc 的包含次序如下:
#include "foo/public/fooserver.h" // 优先位置
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <hash_map>
#include <vector>
#include "base/basictypes.h"
#include "base/commandlineflags.h"
#include "foo/public/bar.h"
______________________________________
译者:英语不太好,翻译的也就不太好。这一篇主要提到的是头文件的一些规则,总结一下:
1. 避免多重包含是学编程时最基本的要求;
2. 前置声明是为了降低编译依赖,防止修改一个头文件引发多米诺效应;
3. 内联函数的合理使用可提高代码执行效率;
4. -inl.h 可提高代码可读性(一般用不到吧:D);
5. 标准化函数参数顺序可以提高可读性和易维护性(对函数参数的堆栈空间有轻微影响,
我以前大多是相同类型放在一起);
6. 包含文件的名称使用.和..虽然方便却易混乱,使用比较完整的项目路径看上去很清晰、
很条理,包含文件的次序除了美观之外,最重要的是可以减少隐藏依赖,使每个头文件
在“最需要编译”(对应源文件处:D)的地方编译,有人提出库文件放在最后,这样出
错先是项目内的文件,头文件都放在对应源文件的最前面,这一点足以保证内部错误的
及时发现了。
Google C++编程风格指南(二)
作用域
1. 命名空间(Namespaces)
在.cc 文件中,提倡使用不具名的命名空间(unnamed namespaces,译者注:不具名的命
名空间就像不具名的类一样,似乎被介绍的很少:-()。使用具名命名空间时,其名称可基于项
目或路径名称,不要使用 using 指示符。
定义:命名空间将全局作用域细分为不同的、具名的作用域,可有效防止全局作用域的命名冲
突。
优点:命名空间提供了(可嵌套)命名轴线(name axis,译者注:将命名分割在不同命名空
间内),当然,类也提供了(可嵌套)的命名轴线(译者注:将命名分割在不同类的作用域
内)。
举例来说,两个不同项目的全局作用域都有一个类 Foo,这样在编译或运行时造成冲突。如果
每个项目将代码置于不同命名空间中,project1::Foo 和 project2::Foo 作为不同符号自然不
会冲突。
缺点:命名空间具有迷惑性,因为它们和类一样提供了额外的(可嵌套的)命名轴线。在头文
件中使用不具名的空间容易违背 C++的唯一定义原则(One Definition Rule (ODR))。
结论:根据下文将要提到的策略合理使用命名空间。
1) 不具名命名空间(Unnamed Namespaces)
在.cc 文件中,允许甚至提倡使用不具名命名空间,以避免运行时的命名冲突:
namespace { // .cc 文件中
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