读书笔记：Effective C++

目录：

Const,Mutable，Define

构造、析构、赋值运算

继承和面向对象设计

定制new和delete

设计和声明

模版与泛型编程

实现

资源管理-对象管理，智能指针，copy函数等

其他

Const,Mutable，Define

尽量不要用#define预编译指令定义常量或是宏函数，而改用Const,inline代替

原因：使用Define定义常量或是宏函数，这段代码实在预编译期间处理，是采用直接替换的策略生成代码的，这会使得出错报错时，难以定位出错点，二是非常容易出错（直接代码替换，可能导致和代码逻辑不符的行为）

尽量使用Const关键字，修饰函数，变量（修饰函数时，表示该函数不能修改本类中非static成员变量的值）

原因：使用Const关键字，可以让编译器执行代码检查，而避免不必要的程序错误。如在函数内部，修改了形参，而这本是不应该出现的

另外，用const修饰指针时，有三种不同的含义，一种是表示该指针所指向的值是不能变的（const Type p，或Type const *p),一种是表示指针不可变，即不能指向别处了（Type const p),另一种是都不能边，即所指向的值和指针都不可变，const Type * const p。

在用const修饰的成员函数时，执行的是bitwise const策略，即物理的常量性检查，但是，这并不意味着不会有逻辑的检测，表示外部不能改变该保护的值，见代码：

class CTextBlock{
public:
.....
char & operator[](std::size_t position)const { return pText[position] ;}
private :  char *pText
}

在这个类中，[]重载操作符保证了不会改变pText的内容，但是这个函数可能会让用户有机可乘，改变pText的值，如

constructionCTextBlock cctb(“hello”);

char *pc=&cctb[0];

*pc=’J’

这样，用户就修改了pText的内容。

另外，补充一点：关于const的重载：

C++中：方法名，参数相同，const属性不同，但是可以重载，如：默认使用的是非const版本的：

关于const 和mutable(单词意思为可变的，易变的）

原因：在用const修饰成员函数时，表示该方法不能修改非static成员变量，但是有时候需要修改某些成员变量的值，可将这些变量用mutable关键字修饰，逃避编译器的检查，如 mutable bool length;

确定对象使用前已经初始化，并且尽量使用初始化构造列表模式初始化成员变量。区分赋值和初始化

原因：在类对象实例化的时候，会先为对象SomeType分配空间，然后调用成员变量的默认的构造函数，填入初始值，然后在调用SomeType对象的构造函数。使用初始化构造列表，可以在为SomeType对象分配空间时，就为它的成员变量填入特定的值，而不是在构造函数中重新赋值，见代码：

Class SomeType{
std::string theName;
std::string theAddress;
int num;
//使用方法一：
SomeType::SomeType(const std::string &name,const std::string &address)
{
theName=name; theAddress=address; num=0;//这些都是赋值
}
//使用方法二：
SomeType::SomeType(const std::string &name,const std::string &address)
：theName(name),theAddress(address),num(0)
{
}

使用方法二，可以在为theName,theAddress,num变量分配空间时，立马就在内存中填入了name,address,0,这些值。而使用方法一，在为theName,theAddress,num变量分配空间时，会用string的默认构造函数为theName填入值，对于theAddress,num同理。然后，在调用构造函数，重新赋值一次，这就导致了不必要的一次赋值。当然，这对于内置的类型如int的效率都是一样的。

对于const类型的成员变量，只能使用方式二为其初始化（因为它们只能赋值一次，必须在分配空间时，就进行初始化操作，否则，以后都不能赋值了）

构造、析构、赋值运算

了解C++编译器默认编写的函数

原因：当你在创建类时，如果没有实现重写这些函数，那个编译器会帮你编译出这些函数：构造函数、析构函数、拷贝构造函数、等号操作符重载函数。注意：编译器编译出的析构函数是个non-virtual版本。

注意：对于拷贝构造函数和等号操作符，编译器创建的是只是拷贝non static变量。并且如果成员变量中有const成员变量或是引用类型的成员变量，则在使用默认的函数时，会出错。

如果不想使用编译器生成的函数，则应该明确拒绝

原因：如你觉得对象A不应该有拷贝构造函数，因为每一个对象都应该是独一无二的，那个你不会实现拷贝构造函数，但是这个时候，编译器会帮你添加一个默认的版本，这就无法阻止可用使用拷贝构造函数了。为了明确拒绝这个默认的版本，具体的做法有：

方法一：自己声明一个类似与默认版本的函数，并且将这个函数声明为private,且不提供实现如：

HomeForSale(const HomeForSale&); //没有实现，只有声明

（如果只是将这些函数声明为private,可以阻止客户使用，但是类的成员函数和friend函数还是可以调用它们。而如果只提供声明，不实现，当有人调用了它们的时候，会产生链接错误）。

方法二：定义一个基本，该基类存在的目的就是提供拒绝拷贝的动作，见代码所示：

class Uncopyable{
private :
Uncopyable(const Uncopyable&);
Uncopy& operator=(const Uncopyable&);
class HomeForSale:private Uncopyable{
....
}//当调用HomeForSale的拷贝复制函数或是等号赋值操作时，因为HomeForSale没有实现，所以会使用编译器实现的版本，但是在使用编译器实现的版本时，它会调用父类的相关函数，但是父类的相关函数是private的，因为编译器会拒绝这些调用（Boost库中的noncopyable就是干这个用的）

关于virtual关键字，使用的场合和不要使用的场合

原因：在成员函数上加上了virtual关键字，则表明这某个方法调用具体版本的选择时，会看对象的实际类型（实现依赖与vptr,vtbl，保存某些信息，用来在运行期决定方法调用的具体版本，每一个含有virtual方法的类对象都会有一个vtbl)

一般来说，对于析构函数，加上virtual关键字是比较好的，它可以防止内存的泄漏（如在这种情况下，如果析构函数不是virtual的，且Base A=new Sub(),那个最后在调用delete A时，只会释放A占用的内存空间，而不会释放子类中的某些空间，导致内存的泄漏）

但是，这也并不是说析构函数必须一定要是virtual的。如果某个类有方法是virtual的，它在存储上就会占用多余的空间用来保存vtbl结构，这不仅导致内存占用的膨胀，同时导致语言的不宜移植（如C++中的定义的一些类，库在别的语言环境中就无法使用，因为它们没有这种语法特性，对接不上）

建议：当某个类具有多个子接口，而这个基类主要作为多态指针指向子类对象时，析构函数就应该是virtual的，防止子类空间的泄漏

另外：许多的标准数据结构如String，所有STL容器类的析构函数都不带有virtual关键字，因此，尽量不要去继承它们（C++中没有final关键字，不能放在不友好的继承，这个是需要记住的

不要在构造函数和析构函数中调用virtual函数

原因：那构造函数做例子：如果在Super类的构造函数中调用了virtual函数，那么，当构造子类对象Sub B时，则会调用Super的构造函数，执行virtual函数，但是在执行Super里的virtual函数时，当前的B对象还只是一个Super类型，它的Sub属性都没有构造，所以，调用的还是Super的函数版本，起不到virtual函数该有的效果，反而会让人误解或是产生错误

如：Super{
virtual logOperater();
Super(){  ..., logOperater()};
}
Sub{
virtual logOperater();
Sub();
}

当执行Sub b时，logOperater操作调用的还是父类的版本。

令operator=返回一个this的引用

原因：可能用户会使用连等的形式，如Type a=b=c=d;如果等号操作不返回，则连等操作可产生错误，标准的形式该为：

ObjectType & operator=(const ObjectType &rhs)
{   ...
return *this;
}

在operator=中处理“自我赋值”

原因：由于别名的存在，可能导致有时候赋值是自己赋值给自己（如 *px=*py,或a[i]=a[j])。处理自我赋值，不要直接操作“删除oldvalue,赋值，返回”这几部。正确的做法有：

做法一：
首先判定是否是“自我赋值”，然后，在执行普通的等号赋值操作。但是该种方法会导致代码量的增加，同时，由于存在分支语句，降低执行速度（preFectching,caching,pipeling的原因）
做法二： SomeType&  SomeType::operator=(const SomeType &rhs)
｛
ObjectType * pold=pb;
pb=new OjectType(rhs.pb);
delete pold;
return *this;
｝
做法三： SomeType&  SomeType::operator=(const SomeType &rhs)
｛
SomeType temp(rhs);
swap(temp);//需要编写另一个函数，用来交换this,和temp
return *this;
｝

复制对象时不要忘记每一个成分

原因：特别是在父类中，如果忘记复制了。而子类一般对于父类的成员变量，直接使用的父类复制函数，所以也不会管父类的成员是否复制了，导致有的值被遗忘。

区别赋值操作和拷贝构造函数

如果对象还没创建，则执行的是拷贝构造函数，如果对象存在了，则执行的是赋值操作，见下例：

SomeType T1;      //调用默认的构造函数
SomeType T2(T1）； //拷贝构造函数
T2=T1 ；        //执行赋值操作
SomeType T3=T2  //执行拷贝构造函数

关于explicit关键字

指定某个函数是默认的函数，如：explicit SomeType(),表示无参的构造函数是默认的构造函数。

继承和面向对象设计

确定你的public继承表示的是一种is-a的关系

注意日常生活中说的表示是一个种的关系和程序中的public有点不一样，如：对于企鹅是一种鸟，鸟会发，所以基类Bird有fly()这个函数，但是Penguin确不会飞，但是确会继承到Bird中的fly()熟悉，所以，在考虑设计基类时，需要考虑放入到基类中的接口。因为所有的public继承的子类都会继承得到这些熟悉。

避免遮蔽继承而来的名称

在变量查找时会首先查找子类名称域在看父类名称，如果子类中的名称与父类名称同名，则会对父类名称遮蔽。如：

class Base{
public :
virtual void mf1()=0;
virtual void mf1(int );
void mf3();
void mf3(double);
}
class Derived:public Base{
public :
// using Base::mf1
// using Base::mf3

virtual void mf1();
void mf3();
}
客户代码｛
Derived d;
int x;
d.mf1();  //正确的
d.mf1(x);  //错误！Derived中的mf1（）遮蔽了Base中的函数名称，尽管Derived中并没有定义mf1(int)函数，但是编译器在开始查找的时候，是按照函数名查找的，不是按照函数签名查找的，所以会报错
d.mf3();
d.mf3(x);///错误！理由同上，不论是non-virtual函数还是普通函数。

为了避免遮蔽，可以在子类定义时，加上using Base::mf1,如上注释

区分接口继承和实现继承

接口继承表现的是父类只提供接口，表示子类需要要不同的实现，只是都有这一属性。实现继承表现的是大家都有，且都是这样的行为。

绝不重新定义继承而来的non-virtual函数

原因：父类中的non-virtual函数就是表示的一种共同属性、相同的行为，如果你要重新修改它，表示的是各个子类表现不同，而应该将它定义为virtual的。

并且，如果你重新定义了non-virtual函数，这会使得指向子类的父类指针和 指向子类的子类指针表现成不同的行为，虽然它们都指向同一个对象，造成不必要的‘异常’行为（virtual就是用来解决这个问题的）

绝不重新定义继承而来的缺省参数值

原因：这个原因和上面条例类似“ 绝不重新定义继承而来的non-virtual函数”。这主要都是这些东西都是静态的，不会因为你的实际类型而做成判断

慎用多重继承

原因：多重继承容易导致有些函数的二义性，如BorrowabaleItem中有一个checkout函数，用来借书登记的，ElectronicGadget中也有一个checkout函数，用来检查电子产品，而MP3Player同时继承了这两个父类，那个mp3player.checkout（）代码就不知道到底是调用的那一个了，就算是它们两个版本的可见性不同，如某一个是private的，但是编译器还是会错，因为它在检查mp3player的checkout函数时，首先会检查是否有可用的名为checkout函数，再检查可见性。但是当发现有一个名称符合的函数，就不确定要检查那个函数的可见性，所以报错。

另外，就算使用virtual继承指定使用那个版本，也需要做许多工作，如指定初始化版本等，同时编译器也许要为这个特别的继承添加其他的管理，校验代码。

定制new和delete

定制new ,delete的原因

原因：

1 为了记录new,delete事件，并做相关日志

2 为了更好的效率。默认的new,delete并没有针对那种分配做优化，只是满足平均的性能。如果你觉得你的系统主要是做小的对象的分配，你可以针对这种需求做特定的优化

3.满足特殊的要求，如需要某些对象尽量分配在一起

如果有重载的new版本，则应该有重载的相同形式的delete版本

原因：在new一个对象时，其实包涵了两个动作，一是分配空间，二是调用对象的构造函数，进行空间的初始化。如果通过重载版本的new函数完成了分配空间动作，但是在调用对象的构造函数时发生异常，则系统需要恢复原来的状态，释放刚分配的内存空间，但是系统不知道当初是怎样的分配空间的，所以系统采用的策略是根据你调用的new的重载样子，调用相同形式的delete版本来释放分配的空间。

正常样子的delete版本用于删除释放通过正常运行的new分配的对象。

重写new时，应该按照new的一般的实现时的流程

new的一般的流程是：
while(true)
{
void *p=请求分配size_T大小的空间,并返回其指针;
if(p==null)
调用new_handle;
else
break;
}

正常的new流程是要么分配成功，要么抛出了异常，否则会一直的循环下去。

关于new_handle

原因：new_handle的作用：当new操作出现异常时，会调用new_handle来处理异常，它要么直接抛出bad_alloc异常，要么重复执行内存申请操作，要么通过一定的算法来释放某些内存然后重新申请本次需要的内存。系统中有一个默认的new_handle,如果你要在某个类的申请时使用自己的new_handle需要保存之前的new_handle，并在你的操作完成之后，重新设置回去（类似于MFC中的画笔，画刷这样的设置），这种机制也有点想Linux中的信号处理函数。

注意:new_handle也是一种资源，在使用时，最好满足之前说的RAII原则，使用智能指针进行管理比较好，防止资源的泄漏

设计和声明

让接口容易被正确使用，不易被误用

遵守一般的命名规则，简单明了，且尽量贴近内置类型的使用规则

设计class就是扩展了语言的类型系统

对于类型的设计，一定要考虑到类型都有那种构建方式（是否要提供默认的构造函数）、如何被销毁（是否运用智能指针管理资源）

对象的初始化和对象的赋值应该有什么区别？

新的类型被paased by value，应该怎么办？是否需要提供新的语境下的copy函数？

新对象的合法的取值？

新的类型需要什么样的继承系统？

新的类型需要什么样的转换？

在传递参数时，尽量以pass by reference，而不是pass by value

原因：一是效率问题，减少形参的拷贝效率问题

二是在值传递时，可能存在slicing(对象切割）问题，如形参是Base类型，实参是Sub类型，但是通过值传递时，可能只拷贝了实参的Base部分，导致Sub类型中的数据丢失（特别是在函数里使用了virtual函数时，导致行为不确定）

当然，如果参数是基本类型，相对于reference类型的传递，基本类型的值拷贝是效率相对较高的

当返回值是一个新对象时，不要返回reference类型

原因：返回在函数体内新构造对象的reference是非常危险的，因为reference必须依靠它所指的对象而存在，但是函数体内在栈上构造的对象在函数返回而销毁，导致不确定行为。

返回在函数体内new出来的对象的指针也并不保险，可能用户调用这个函数后，返回值指针可能会被遗忘，导致内存的泄漏，如：

一个表示有理数的类Ratinal，乘法操作返回两操作数的积，用户可能会这样使用：Rational a(1,2),Rational b(2,3),Ration(3,4)

Rational c=a*b*c,这样由a*b返回的指针就造成内存泄漏了。

总体来说，直接返回一个对象是最好的（应该反正是要构造成一个对象，直接返回它就好了）

尽量将成员变量声明为private

原因：为了保证在class改变成员变量后，它所影响到的范围最小（将它声明为protected的话，它的子类能访问到它，因此改变成员的话，子类都会收到影响）

若所有参数都需要类型转化，最好将此函数声明为non-member函数

原因：拿操作符重载来举例子，使用成员函数重载二元函数的话，只允许左值为类类型的操纵，如定义了有理数类Rational,重载了其加法运行，如果是用成员函数重载的，则Rational A,B,C，

A=B+2 //允许，这个需要默认的构造函数支持将2转化为Rational的就可以了

A=B+C //允许

A=2+B//不允许

模版与泛型编程

对于嵌套的类型使用typename关键在前面表示它是一个类型

原因：在模版中，对于嵌套类型（如std::tr1::auto_prt,则表示在std命名空间中的tr1空间的类型auto_ptr，为了让编译器认为这是类型，需要在前面加上typename,如typename std::tr1::auto_prt e)

将非类型参数提出模版外

原因：如对于矩阵模版，如定义Matrix

使用traits特性来获取类型信息

原因：所谓的traits特性就是在定义时加上typedef,且同一类信息使用同一个typeid，但是具有不同的值，则获取到typeid时，根据其值获取类型信息

还可通过编译器完成前期的类型获取（重载多种类型特定的函数，编译器在实例化时，会自动根据参数类型来选择具体的版本）

具有继承关系的模版参数模实例化成的对象的转化，类是指针的转化特性实现（类似与*pbase可转换为*pderived）

原因：如果定义模版Temple，且有类Base,子类Derived，则在实例化时Temple *pb, Temple*pd,则pb和pd并无任何关系，因为实例化时是由不同的类产生的（Temple、 Temple属于不同的类），这是如果要表示它们的继承关系，则可以用到通过重载copy构造函数、赋值操作符函数，使得pb=pd的表示式具有实际意义。

实现

尽可能延迟变量的定义出现时间

原因：特别是对象这样的复杂变量的定义时间，延迟到真正使用赋值的时候再定义它，最后延迟到要对它赋值的时候，直接在构造的时候一步完成赋值操作。

主要原因：对象的构建比较浪费时间，但是，过早的定义可能导致实际上对象并没有派上用处，导致了构建对象的开销（如发生异常，执行流发生改变）

尽量少做转型动作

原因：C++中提供了4种新的转型操作，包括：

static_cast,dynamic_cast,const_cast,reinterpret_cast四种动作。但是依赖与转型动作，可能导致某些似是而非的操作，如下面的例子：

class Window{
virtual void onResize(){.....}
}
class SpecialWindow{
virtrual void onResize(){
static_cast<Window>(*this).onResize();
...//这里进行SpeicialWindow的专属操作
}

在上面的例子中，当调用SpecialWindow对象的onResize函数时，希望先调用基类的onResize动作，然后调用SpecialWindow中的特定的操作，但是这里使用转型的操作却是错误的（将this转型，会产生一个临时的Window类型对象temp,然后在temp对象中上调用onResize函数，如果在onResize函数中有对成员变量做修改，则影响的是temp变量的状态而不是期望的 this变量。

另外一个原因：使用转型通常是费时的（看起来的普通的一条语句，编译器为了实现这些功能，会插入一些代码来保证它的操作）

当需要转型，特别是向下转型时，通常是为了调用特定子类的功能，为了避免转型操作，可以通过virtual函数实现（将这些函数提到父类中，变成virtual的就可以了）

关于异常安全性

假设有一个多线程的画图类

PrettyMenu{
public :
void changeBackground(std::istream &imgSrc);
private:
Mutex mutex;
Image *bgImage;
int imageChanges;
}
下面是一个可能的实现版本：
void PrettyMemu::changeBackground(std::istream &imgSrc)
｛     lock(&mutex);
delete bgImages;
++imageChanges;
bgImage=new Image(imgSrc);
unlock(&mutex);
}

对应抛出时，带有异常安全的函数会：
1.不泄漏任何资源，如内存、锁资源等。上面的代码没有做到这点，比如如果在new Image时，出现异常，则锁就不会释放。
2.不会造成数据的损坏。上面的代码也没有做到这点，如果在new时抛出异常，则之前的老的bgImage已经被删除，并且imageChanges也已经增加，但是这些转变事实上都没有完成。

异常安全性分为三种等级：
基本承诺：如果异常抛出，则程序内任何事物仍然保证在一种有效的环境下，没有数据结构被损坏。如上面的例子，当出现异常，还保存有原来的图片或是默认的图片，而不是产生一个悬挂的指针。
强烈保证：所有操作要么都成功，要么都失败，程序保持在一种“一致性”的状态，类似与事务性
不抛掷保证：保证不会抛出任何异常。
要点：不要盲目为了表示某件事发生了就立马改变状态，而是等它真的完成了再改变状态。
使用copy and Swap策略，将原有对象复制一份，然后对它进行操作，最后将副本和原件对换，保证原件有么成功，要么保持原样，这里需要保证swap函数不会抛出异常。
使用pimp idiom策略，即将数据放入一个对象中（成为implements)，然后通过指针指向它，在改变时，只改变指针指向的值。

避免返回指向对象内部数据的句柄或是指针

原因：返回内部数据的句柄或是指针的坏处，一是破坏了原本数据封装的原则，直接将保护的数据暴露出来，使得用户可以直接修改；二是直接返回内部数据可能导致数据成员的存活期比父对象的要高，如：

class Rectangle{
struct RectData{ Point ulhc; Point lrhc;};
private:
std::tr1::shared_ptr<RectData> pData;
public
RectData  processData();
}

第一种情况：如果在processData()中直接返回了pData指针或是引用，则客户可以通过返回值直接操作声明为private的成员变量pData。
第二种情况：如果客户这么使用
Rectangle rec;
......
RectData  *rect=rec.processData();
然后可能用户在某个点释放了rec（因为rec已经没有用了），但是rect指针还是存在的，但是它却指向了已经释放了的rec的内部数据，造成了悬挂指针！

尽量不要将函数inline

原因：将函数inline一方面会造成函数的膨胀，有可能某个函数调用了多个被inline的函数，造成该函数非常庞大，这样一方面造成一个内存页存放不下或是在内存紧张的环境下，无法完全缓存完该函数。另一方方面，将函数inline后，如果该函数内容修改了，则使用了该函数的地方都需要重新编译。

最后，将函数内联，则导致在调试器找不到该函数了（放到一块，调试麻烦）

最好是让编译器自己决定是否需要内联，除非你觉得这个函数确实是太简单了。

尽量降低文件之间的编译依赖程度

原因：例如：将类SomeType里套一个实现类SomeTypeImpl的指针，这样当用户使用时，直接使用SomeType,在定义SomeType变量时，不需要知道内部的内存使用情况，减低文件之间的依赖。

如果直接使用SomeType的话，里面包涵了一些成员变量，当用户使用的时候，定义了一个SomeType变量 sometype，则编译器编译该代码的时候，就需要为该临时变量计算空间，即非常依赖于SomeType的具体实现，当SomeType改变时，则该客户代码也需要重新编译（Java中没有这个问题，Java中对象都是通过引用引用对象的，而引用类型是确定的空间）

资源管理-对象管理，智能指针，copy函数等

以对象管理资源

原因：主要的用意在于对于内存对象、数据库链接对象、网络Sockets对象、锁对象、文件描述符、图形界面中的画笔字体对象，在使用这些对象完的时候，可能会忘记清理掉这些资源。或是你程序了写了这些清理代码，但是有可能由于程序在某步发生了异常，导致程序执行流发生转变，导致不会执行这些代码。而没有清理这些资源的代价是非常大的。

使用对象管理资源的优点：

对于在内存分配上分配的对象，使用智能指针（auto_ptr,shared_ptr)来管理,依赖对象的析构函数，当对象离开作用域或是引用计数为0时，自动调用对象的析构函数，清理资源。在这里，有两条原则：

1：获得资源后，立刻放入到管理对象（如智能指针，或是其他的自定义管理对象）中，该原则也被称为RAII（resources acquisition is initialization),如 std：：auto_ptr ptr( new SomeType() );

2:管理对象运用析构函数确保资源被释放。

关于：auto_ptr和shared_ptr:

小心资源管理类中的copying行为

原因：在C++中，即使你没有定义复制相关函数，但是编译器也会帮你添加这些函数，因此，你必须要注意这些复制行为：是否允许存在复制，或者默认的复制行为是符合你的环境的

成对使用new和delete

原因：如果使用的new,则使用delete形式，如果new []，则delete[]形式，同时提防typedef中的new []形式，

如typedef std::string AddressLines[];

std::string *pal=new AddressLines;

则必须使用delete pal[]形式

把new对象语句放入到独立语句中

原因：如果将new对象放入到复合语句中，如process( new SomeType(),processinfo()），如果在new后，在processinfo中出现了异常，则new出来的对象可能就造成内存泄漏

其他

不要轻易忽略编译器的警告

原因：它可能表示这里可能会出错，或者是不具有移植性

了解TR1

原因：TR1为一个技术报告，也就是制定了一些新特性的实现规范，但是没有具体的实现（多数的条款是依照boost库来设计的，但是boost库中也有不属于TR1规范中的东西）

了解Boost库

一份开源的实现，其中包括TR1中的大部分条款和一些其他的高级特性