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标题: C++之美：代码整洁、安全又跑得快的30个要诀（好书保举） [打印本页]

作者: 瑞星 时间: 2024-10-20 15:04
标题: C++之美：代码整洁、安全又跑得快的30个要诀（好书保举）
在编程领域，C++ 以其高效性和机动性著称，但同时也因其复杂性和易堕落性而闻名。如何写出既整洁、又安全且高效的 C++ 代码，是每个 C++ 开辟者都必要思考的问题。《C++之美：代码整洁、安全又跑得快的30个要诀》这本书为我们提供了宝贵的指导。本文将基于这本书的核心内容，分享此中的精华，帮助各人提拔 C++ 编程程度。
前言

C++ 是一门汗青久长且功能强大的编程语言，广泛应用于系统开辟、游戏引擎、高性能盘算等领域。然而，C++ 的复杂性也给开辟者带来了不少挑战。本书通过总结和提炼了30个实用的编程要诀，帮助读者写出既整洁、又安全且高效的 C++ 代码。
《C++之美：代码轻便、安全又跑得快的30个要诀》从《C++核心准则》（C++ Core Guidelines）中经心挑选了30条准则进行过细、深入的讲解。内容涵盖C++语言最重要的方面，如范例系统、面向对象、模板和元编程、错误处置惩罚、程序性能、常量性等，其间又恰如其分地穿插了编码风格、设计模式等主题。书中搜集了作者数十年职业生涯的经验和一些有趣的示例，除了深刻的见解，行文也充满了意见意义性。作者试图通过这种突出重点、以点带面的方式帮助读者了解并学习《C++核心准则》，进而更深入地把握C++这门编程语言，特别是它的“现代”形态。本书适合各种程度的C++开辟者阅读。

作者简介

J. Guy Davidson于1980年通过Acorn Atom首次接触编程。他青少年期间的大部分时间都在各种家用电脑上编写游戏。后来，他从苏塞克斯大学得到了数学学位，开始涉足戏剧，还在一个灵魂乐队中担任键盘手。20世纪90年代初，他决定编写演示程序，并于1997年开始在Codemasters的伦敦办公室工作，今后进入游戏行业。1999年，Davidson加入了Creative Assembly，如今是那里的工程实践主管。他重要负责《全面战争》（Total War）系列游戏的工作，整理早期的游戏目次，以及提拔工程团队成员的编程程度。他是IGGI咨询委员会、BSI C++小组和ISO C++委员会的委员，还是ACCU（Association of C/C++ Users，C/C++用户协会）负责C++标准相干事件的成员，并在ACCU的编程委员会任职。
核心要诀概览

本书围绕着“整洁、安全、高效”三个核心主题，详细介绍了30个编程要诀。
以下是此中的一些关键点：
1.整洁

代码风格同一：遵循一致的代码风格规范，如定名规则、缩进、解释等。
轻便表达：只管利用轻便的表达式和函数，避免冗余代码。
模块化设计：将代码分解成可重用的模块，提高代码的可维护性。
最小作用域：变量应在最晚可能的时间声明，在最早不被利用后销毁，镌汰潜伏的副作用和内存占用。
函数单一职责：每个函数应该只有一个明白的任务，如许做不仅使得代码易于理解，也便于测试和维护。
2.安全

内存安全：避免利用原始指针，只管利用智能指针（如 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr）。
资源管理：遵循 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）原则，确保资源的正确释放。（如文件句柄、数据库毗连）在对象生命周期结束时自动释放。
非常安全：编写非常安全的代码，确保在非常情况下也能正确释放资源。确保资源管理和状态保持一致。
3.高效

性能优化：理解 C++ 标准库的性能特性，公道利用标准库函数。
编译优化：利用现代编译器的优化选项，提高代码的执行服从。
并发编程：公道利用多线程和并发编程技能，提高程序的并发性能。
具体要诀详解

1. 代码风格同一

定名规范：接纳一致的定名规范，如 camelCase 或 snake_case。
缩进和空格：利用一致的缩进和空格，提高代码的可读性。
解释：为重要的代码段添加解释，说明代码的功能和意图。
确保不同模块和函数之间的风格和设计一致，可以增强团队的协作性，降低维护本钱。
2. 轻便表达

利用范围for循环：利用 for (auto& item : container) 来遍历容器，轻便且不易堕落。

std::vector<int> numbers = {1, 2, 3};
for (auto& num : numbers) {
std::cout << num << " ";
}

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利用lambda表达式：利用 lambda 表达式简化回调函数的定义。

std::sort(numbers.begin(), numbers.end(), [](int a, int b) { return a > b; });

复制代码

避免冗余代码：只管复用已有代码，避免重复编写相同的逻辑。

template<typename T>
void print(T value) {
std::cout << value << std::endl;
}

复制代码

3. 模块化设计

分离接口和实现：将接口和实现分离，提高代码的可维护性和可扩展性。
利用头文件和源文件：将类的声明放在头文件中，实现放在源文件中。
公道构造代码布局：按照功能模块构造代码，提高代码的可读性和可维护性。
限订定名空间：只管避免利用全局定名空间，限制变量和函数的作用域，可以镌汰定名辩说的几率。

src/
├── my_class.h
├── my_class.cpp
└── utils.h

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// my_class.h
class MyClass {
public:
void doSomething();
};
// my_class.cpp
#include "my_class.h"
void MyClass::doSomething() {
// 实现细节
}

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接口设计：清晰定义接口，隔离实现细节，促进模块间的松耦合。
模板编程：通过泛型编程实现范例无关的代码复用，提拔代码的通用性和机动性。
4. 内存安全

利用智能指针：利用 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr 管理动态分配的内存，避免内存走漏。

std::unique_ptr<MyClass> ptr(new MyClass());
std::unique_ptr<MyClass> ptr = std::make_unique<MyClass>();
MyClass* rawPtr = ptr.get(); // 使用智能指针获取原始指针

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避免野指针：确保指针始终指向有效的对象，避免利用已删除的对象。
利用RAII：通过 RAII 技能管理资源，确保资源在对象生命周期结束时自动释放。

class Resource {
public:
Resource() { /* 初始化资源 */ }
~Resource() { /* 释放资源 */ }
};
void someFunction() {
Resource resource; // RAII
}

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空指针和边界检查：在利用指针或数组时，务必进行空指针和边界检查，以避免程序瓦解。
5. 资源管理

利用RAII：通过 RAII 技能管理资源，确保资源在对象生命周期结束时自动释放。
避免资源竞争：公道利用锁机制，避免资源竞争导致的死锁或竞态条件。

std::mutex mutex;
void someFunction() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
// 执行临界区代码
}

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资源池技能：利用资源池技能管理大量相似资源，提高资源的利用率。

class ResourcePool {
public:
Resource getResource() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
if (!available.empty()) {
Resource res = available.front();
available.pop();
return res;
}
return Resource();
}
void releaseResource(Resource res) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
available.push(res);
}
private:
std::queue<Resource> available;
std::mutex mutex;
};

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6. 非常安全

非常安全的构造函数：确保构造函数在抛出非常时能够正确释放资源。

class MyClass {
public:
MyClass() {
try {
// 初始化资源
} catch (...) {
// 清理资源
throw;
}
}
};

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非常安全的析构函数：确保析构函数在抛出非常时能够正确释放资源。

class MyClass {
public:
~MyClass() {
// 释放资源
}
};

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非常安全的成员函数：确保成员函数在抛出非常时能够正确释放资源。

class MyClass {
public:
void someFunction() {
try {
// 执行操作
} catch (...) {
// 清理资源
throw;
}
}
};

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利用代码分析工具（如Clang-Tidy）可以帮助我们辨认潜伏问题，提高代码质量。
7. 性能优化

理解标准库性能：了解标准库函数的内部实现，公道利用标准库函数。

std::vector<int> numbers = {1, 2, 3};
std::sort(numbers.begin(), numbers.end());

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编译器优化：利用编译器的优化选项（如 -O3），提高代码的执行服从。
避免不必要的复制：利用移动语义（move semantics）镌汰不必要的复制。

MyClass moveFunc(MyClass&& obj) {
return std::move(obj);
}

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8. 并发编程

利用线程库：利用 std::thread 和 std::mutex 实现多线程编程。
利用原子操作：利用 std::atomic 范例保证数据的一致性。
公道利用线程池：利用线程池技能管理线程资源，提高并发性能。
对于轻量级同步，优先思量利用std::atomic；对于复杂场景，选用适当的锁机制，如std::mutex或更高级的锁。
避免数据竞争：设计线程安全的数据布局，确保多线程访问数据时的一致性和完备性。
在多线程编程中，注意数据共享和线程安全的问题。利用C++11的std::mutex等同步机制可以有效防止数据竞争。
总结

通过学习《C++之美：代码整洁、安全又跑得快的30个要诀》，我们可以更好地理解和把握 C++ 的核心编程本事。无论是初学者还是经验丰富的开辟者，都可以从中受益匪浅。希望本文的分享能帮助各人提拔 C++ 编程程度，写出更加良好和可靠的代码。
写在末了

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其他资源

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