版本/狀態(tài)	作者	參與者	起止日期	備注
V 0.9 草稿文件	林銳 ?	?	2001-7-1至 2001-7-18	林銳起草
V 1.0 正式文件	林銳 ?	?	2001-7-18至 2001-7-24	朱洪海審查V 0.9， 林銳修正草稿中的錯(cuò)誤
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前?言

???? 軟件質(zhì)量是被大多數(shù)程序員掛在嘴上而不是放在心上的東西！

????除了完全外行和真正的編程高手外，初讀本書，你最先的感受將是驚慌：“哇！我以前捏造的C++/C程序怎么會(huì)有那么多的毛病？”

????別難過，作者只不過比你早幾年、多幾次驚慌而已。

????請(qǐng)花一兩個(gè)小時(shí)認(rèn)真閱讀這本百頁經(jīng)書，你將會(huì)獲益匪淺，這是前面N-1個(gè)讀者的建議。

一、編程老手與高手的誤區(qū)

自從計(jì)算機(jī)問世以來，程序設(shè)計(jì)就成了令人羨慕的職業(yè)，程序員在受人寵愛之后容易發(fā)展成為毛病特多卻常能自我臭美的群體。

如今在Internet上流傳的“真正”的程序員據(jù)說是這樣的：

(1)????真正的程序員沒有進(jìn)度表，只有討好領(lǐng)導(dǎo)的馬屁精才有進(jìn)度表，真正的程序員會(huì)讓領(lǐng)導(dǎo)提心吊膽。

(2)????真正的程序員不寫使用說明書，用戶應(yīng)當(dāng)自己去猜想程序的功能。

(3)????真正的程序員幾乎不寫代碼的注釋，如果注釋很難寫，它理所當(dāng)然也很難讀。

(4)????真正的程序員不畫流程圖，原始人和文盲才會(huì)干這事。

(5)????真正的程序員不看參考手冊(cè)，新手和膽小鬼才會(huì)看。

(6)????真正的程序員不寫文檔也不需要文檔，只有看不懂程序的笨蛋才用文檔。

(7)????真正的程序員認(rèn)為自己比用戶更明白用戶需要什么。

(8)????真正的程序員不接受團(tuán)隊(duì)開發(fā)的理念，除非他自己是頭頭。

(9)????真正的程序員的程序不會(huì)在第一次就正確運(yùn)行，但是他們?cè)敢馐刂鴻C(jī)器進(jìn)行若干個(gè)30小時(shí)的調(diào)試改錯(cuò)。

(10)真正的程序員不會(huì)在上午9:00到下午5:00之間工作，如果你看到他在上午9:00工作，這表明他從昨晚一直干到現(xiàn)在。

……

具備上述特征越多，越顯得水平高，資格老。所以別奇怪，程序員的很多缺點(diǎn)竟然可以被當(dāng)作優(yōu)點(diǎn)來欣賞。就象在武俠小說中，那些獨(dú)來獨(dú)往、不受約束且?guī)c(diǎn)邪氣的高手最令人崇拜。我曾經(jīng)也這樣信奉，并且希望自己成為那樣的“真正”的程序員，結(jié)果沒有得到好下場(chǎng)。

我從讀大學(xué)到博士畢業(yè)十年來一直勤奮好學(xué)，累計(jì)編寫了數(shù)十萬行C++/C代碼。有這樣的苦勞和疲勞，我應(yīng)該稱得上是編程老手了吧？

我開發(fā)的軟件都與科研相關(guān)（集成電路CAD和3D圖形學(xué)領(lǐng)域），動(dòng)輒數(shù)萬行程序，技術(shù)復(fù)雜，難度頗高。這些軟件頻頻獲獎(jiǎng)，有一個(gè)軟件獲得首屆中國大學(xué)生電腦大賽軟件展示一等獎(jiǎng)。在1995年開發(fā)的一套圖形軟件庫到2000年還有人買。羅列出這些“業(yè)績(jī)”，可以說明我算得上是編程高手了吧？

可惜這種個(gè)人感覺不等于事實(shí)。

讀博期間我曾用一年時(shí)間開發(fā)了一個(gè)近10萬行C++代碼的3D圖形軟件產(chǎn)品，我內(nèi)心得意表面謙虛地向一位真正的軟件高手請(qǐng)教。他雖然從未涉足過3D圖形領(lǐng)域，卻在幾十分鐘內(nèi)指出該軟件多處重大設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。讓人感覺那套軟件是用紙糊的華麗衣服，扯一下掉一塊，戳一下破個(gè)洞。我目瞪口呆地意識(shí)到這套軟件毫無實(shí)用價(jià)值，一年的心血白化了，并且害死了自己的軟件公司。

人的頓悟通常發(fā)生在最心痛的時(shí)刻，在沮喪和心痛之后，我作了深刻反省，“面壁”半年，重新溫習(xí)軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)。補(bǔ)修“內(nèi)功”之后，又覺得腰板硬了起來。博士畢業(yè)前半年，我曾到微軟中國研究院找工作，接受微軟公司一位資深軟件工程師的面試。他讓我寫函數(shù)strcpy的代碼。

太容易了吧？

錯(cuò)！

這么一個(gè)小不點(diǎn)的函數(shù)，他從三個(gè)方面考查：

（1）編程風(fēng)格；

（2）出錯(cuò)處理；

（3）算法復(fù)雜度分析（用于提高性能）。

在大學(xué)里從來沒有人如此嚴(yán)格地考查過我的程序。我化了半個(gè)小時(shí)，修改了數(shù)次，他還不盡滿意，讓我回家好好琢磨。我精神抖擻地進(jìn)“考場(chǎng)”，大汗淋漓地出“考場(chǎng)”。這“高手”當(dāng)?shù)靡蔡C囊了。我又好好地反省了一次。

我把反省后的心得體會(huì)寫成文章放在網(wǎng)上傳閱，引起了不少軟件開發(fā)人員的共鳴。我因此有幸和國產(chǎn)大型IT企業(yè)如華為、上海貝爾、中興等公司的同志們廣泛交流。大家認(rèn)為提高質(zhì)量與生產(chǎn)率是軟件工程要解決的核心問題。高質(zhì)量程序設(shè)計(jì)是非常重要的環(huán)節(jié)，畢竟軟件是靠編程來實(shí)現(xiàn)的。

我們心目中的老手們和高手們能否編寫出高質(zhì)量的程序來？

不見得都能！

就我的經(jīng)歷與閱歷來看，國內(nèi)大學(xué)的計(jì)算機(jī)教育壓根就沒有灌輸高質(zhì)量程序設(shè)計(jì)的觀念，教師們和學(xué)生們也很少自覺關(guān)心軟件的質(zhì)量。勤奮好學(xué)的程序員長(zhǎng)期在低質(zhì)量的程序堆中滾爬，吃盡苦頭之后才有一些心得體會(huì)，長(zhǎng)進(jìn)極慢，我就是一例。

現(xiàn)在國內(nèi)IT企業(yè)擁有學(xué)士、碩士、博士文憑的軟件開發(fā)人員比比皆是，但他們?cè)诮邮艽髮W(xué)教育時(shí)就“先天不足”，豈能一到企業(yè)就突然實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。試問有多少軟件開發(fā)人員對(duì)正確性、健壯性、可靠性、效率、易用性、可讀性（可理解性）、可擴(kuò)展性、可復(fù)用性、兼容性、可移植性等質(zhì)量屬性了如指掌？并且能在實(shí)踐中運(yùn)用自如？。“高質(zhì)量”可不是干活小心點(diǎn)就能實(shí)現(xiàn)的！

我們有充分的理由疑慮：

（1）編程老手可能會(huì)長(zhǎng)期用隱含錯(cuò)誤的方式編程（習(xí)慣成自然），發(fā)現(xiàn)毛病后都不愿相信那是真的！

（2）編程高手可以在某一領(lǐng)域?qū)懗鰳O有水平的代碼，但未必能從全局把握軟件質(zhì)量的方方面面。

???????事實(shí)證明如此。我到上海貝爾工作一年來，陸續(xù)面試或測(cè)試過近百名“新”“老”程序員的編程技能，質(zhì)量合格率大約是10％。很少有人能夠?qū)懗鐾耆腺|(zhì)量要求的if語句，很多程序員對(duì)指針、內(nèi)存管理一知半解，……。

領(lǐng)導(dǎo)們不敢相信這是真的。我做過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：有一次部門新進(jìn)14名碩士生，在開歡迎會(huì)之前對(duì)他們進(jìn)行“C++/C編程技能”摸底考試。我問大家試題難不難？所有的人都回答不難。結(jié)果沒有一個(gè)人及格，有半數(shù)人得零分。競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手公司的朋友們也做過試驗(yàn)，同樣一敗涂地。

真的不是我“心狠手辣”或者要求過高，而是很多軟件開發(fā)人員對(duì)自己的要求不夠高。

要知道華為、上海貝爾、中興等公司的員工素質(zhì)在國內(nèi)IT企業(yè)中是比較前列的，倘若他們的編程質(zhì)量都如此差的話，我們?cè)趺锤移谕行」灸贸龈哔|(zhì)量的軟件呢？連程序都編不好，還談什么振興民族軟件產(chǎn)業(yè)，豈不胡扯。

我打算定義編程老手和編程高手，請(qǐng)您別見笑。

定義1：能長(zhǎng)期穩(wěn)定地編寫出高質(zhì)量程序的程序員稱為編程老手。

定義2：能長(zhǎng)期穩(wěn)定地編寫出高難度、高質(zhì)量程序的程序員稱為編程高手。

根據(jù)上述定義，馬上得到第一推論：我既不是高手也算不上是老手。

在寫此書前，我閱讀了不少程序設(shè)計(jì)方面的英文著作，越看越羞慚。因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)自己連編程基本技能都未能全面掌握，頂多算是二流水平，還好意思談什么老手和高手。希望和我一樣在國內(nèi)土生土長(zhǎng)的程序員朋友們能夠做到：

（1）知錯(cuò)就改；

（2）經(jīng)常溫故而知新；

（3）堅(jiān)持學(xué)習(xí)，天天向上。

二、本書導(dǎo)讀

????首先請(qǐng)做附錄B的C++/C試題（不要看答案），考查自己的編程質(zhì)量究竟如何。然后參照答案嚴(yán)格打分。

（1）如果你只得了幾十分，請(qǐng)不要聲張，也不要太難過。編程質(zhì)量差往往是由于不良習(xí)慣造成的，與人的智力、能力沒有多大關(guān)系，還是有藥可救的。成績(jī)?cè)讲?#xff0c;可以進(jìn)步的空間就越大，中國不就是在落后中趕超發(fā)達(dá)資本主義國家嗎？只要你能下決心改掉不良的編程習(xí)慣，第二次考試就能及格了。

（2）如果你考及格了，表明你的技術(shù)基礎(chǔ)不錯(cuò)，希望你能虛心學(xué)習(xí)、不斷進(jìn)步。如果你還沒有找到合適的工作單位，不妨到上海貝爾試一試。

（3）如果你考出85分以上的好成績(jī)，你有義務(wù)和資格為你所在的團(tuán)隊(duì)作“C++/C編程”培訓(xùn)。希望你能和我們多多交流、相互促進(jìn)。半年前我曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)一顆好苗子，就把他挖到我們小組來。

（4）如果你在沒有任何提示的情況下考了滿分，希望你能收我做你的徒弟。

????編程考試結(jié)束后，請(qǐng)閱讀本書的正文。

????本書第一章至第六章主要論述C++/C編程風(fēng)格。難度不高，但是細(xì)節(jié)比較多。別小看了，提高質(zhì)量就是要從這些點(diǎn)點(diǎn)滴滴做起。世上不存在最好的編程風(fēng)格，一切因需求而定。團(tuán)隊(duì)開發(fā)講究風(fēng)格一致，如果制定了大家認(rèn)可的編程風(fēng)格，那么所有組員都要遵守。如果讀者覺得本書的編程風(fēng)格比較合你的工作，那么就采用它，不要只看不做。人在小時(shí)候說話發(fā)音不準(zhǔn)，寫字潦草，如果不改正，總有后悔的時(shí)候。編程也是同樣道理。

????第七章至第十一章是專題論述，技術(shù)難度比較高，看書時(shí)要積極思考。特別是第七章“內(nèi)存管理”，讀了并不表示懂了，懂了并不表示就能正確使用。有一位同事看了第七章后覺得“野指針”寫得不錯(cuò)，與我切磋了一把。可是過了兩周，他告訴我，他忙了兩天追查出一個(gè)Bug，想不到又是“野指針”出問題，只好重讀第七章。

光看本書對(duì)提高編程質(zhì)量是有限的，建議大家閱讀本書的參考文獻(xiàn)，那些都是經(jīng)典名著。

???????如果你的編程質(zhì)量已經(jīng)過關(guān)了，不要就此滿足。如果你想成為優(yōu)秀的軟件開發(fā)人員，建議你閱讀并按照CMMI規(guī)范做事，讓自己的綜合水平上升一個(gè)臺(tái)階。上海貝爾的員工可以向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用事業(yè)部軟件工程研究小組索取CMMI有關(guān)資料，最好能參加培訓(xùn)。

三、版權(quán)聲明

???????本書的大部分內(nèi)容取材于作者一年前的書籍手稿（尚未出版），現(xiàn)整理匯編成為上海貝爾網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用事業(yè)部的一個(gè)規(guī)范化文件，同時(shí)作為培訓(xùn)教材。

???????由于C++/C編程是眾所周知的技術(shù)，沒有秘密可言。編程的好經(jīng)驗(yàn)應(yīng)該大家共享，我們自己也是這么學(xué)來的。作者愿意公開本書的電子文檔。

???????版權(quán)聲明如下：

（1）讀者可以任意拷貝、修改本書的內(nèi)容，但不可以篡改作者及所屬單位。

（2）未經(jīng)作者許可，不得出版或大量印發(fā)本書。

（3）如果競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手公司的員工得到本書，請(qǐng)勿公開使用，以免發(fā)生糾紛。

???????預(yù)計(jì)到2002年7月，我們將建立切合中國國情的CMMI 3級(jí)解決方案。屆時(shí)，包括本書在內(nèi)的約1000頁規(guī)范將嚴(yán)格受控。

???????歡迎讀者對(duì)本書提出批評(píng)建議。

林銳，2001年7月

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第1章?文件結(jié)構(gòu)

每個(gè)C++/C程序通常分為兩個(gè)文件。一個(gè)文件用于保存程序的聲明（declaration），稱為頭文件。另一個(gè)文件用于保存程序的實(shí)現(xiàn)（implementation），稱為定義（definition）文件。

C++/C程序的頭文件以“.h”為后綴，C程序的定義文件以“.c”為后綴，C++程序的定義文件通常以“.cpp”為后綴（也有一些系統(tǒng)以“.cc”或“.cxx”為后綴）。

1.1?版權(quán)和版本的聲明

版權(quán)和版本的聲明位于頭文件和定義文件的開頭（參見示例1-1），主要內(nèi)容有：

（1）版權(quán)信息。

（2）文件名稱，標(biāo)識(shí)符，摘要。

（3）當(dāng)前版本號(hào)，作者/修改者，完成日期。

（4）版本歷史信息。

/* * Copyright (c) 2001,上海貝爾有限公司網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用事業(yè)部 * All rights reserved. * *?文件名稱：filename.h *?文件標(biāo)識(shí)：見配置管理計(jì)劃書 *?摘????要：簡(jiǎn)要描述本文件的內(nèi)容 * *?當(dāng)前版本：1.1 *?作????者：輸入作者（或修改者）名字 *?完成日期：2001年7月20日 * *?取代版本：1.0 *?原作者?：輸入原作者（或修改者）名字 *?完成日期：2001年5月10日 */ ?

示例1-1?版權(quán)和版本的聲明

1.2?頭文件的結(jié)構(gòu)

頭文件由三部分內(nèi)容組成：

（1）頭文件開頭處的版權(quán)和版本聲明（參見示例1-1）。

（2）預(yù)處理塊。

（3）函數(shù)和類結(jié)構(gòu)聲明等。

假設(shè)頭文件名稱為?graphics.h，頭文件的結(jié)構(gòu)參見示例1-2。

l?????????【規(guī)則1-2-1】為了防止頭文件被重復(fù)引用，應(yīng)當(dāng)用ifndef/define/endif結(jié)構(gòu)產(chǎn)生預(yù)處理塊。

l?????????【規(guī)則1-2-2】用?#include <filename.h>?格式來引用標(biāo)準(zhǔn)庫的頭文件（編譯器將從標(biāo)準(zhǔn)庫目錄開始搜索）。

l?????????【規(guī)則1-2-3】用?#include?“filename.h”?格式來引用非標(biāo)準(zhǔn)庫的頭文件（編譯器將從用戶的工作目錄開始搜索）。

2????????【建議1-2-1】頭文件中只存放“聲明”而不存放“定義”

在C++?語法中，類的成員函數(shù)可以在聲明的同時(shí)被定義，并且自動(dòng)成為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。這雖然會(huì)帶來書寫上的方便，但卻造成了風(fēng)格不一致，弊大于利。建議將成員函數(shù)的定義與聲明分開，不論該函數(shù)體有多么小。

2????????【建議1-2-2】不提倡使用全局變量，盡量不要在頭文件中出現(xiàn)象extern int value?這類聲明。

//?版權(quán)和版本聲明見示例1-1，此處省略。 ? #ifndef???GRAPHICS_H?//?防止graphics.h被重復(fù)引用 #define???GRAPHICS_H ? #include <math.h>?????//?引用標(biāo)準(zhǔn)庫的頭文件 … #include?“myheader.h” ?//?引用非標(biāo)準(zhǔn)庫的頭文件 … void Function1(…);???//?全局函數(shù)聲明 … class Box?????????????//?類結(jié)構(gòu)聲明 { … }; #endif

示例1-2 C++/C頭文件的結(jié)構(gòu)

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1.3?定義文件的結(jié)構(gòu)

定義文件有三部分內(nèi)容：

（1）???????定義文件開頭處的版權(quán)和版本聲明（參見示例1-1）。

（2）???????對(duì)一些頭文件的引用。

（3）???????程序的實(shí)現(xiàn)體（包括數(shù)據(jù)和代碼）。

假設(shè)定義文件的名稱為?graphics.cpp，定義文件的結(jié)構(gòu)參見示例1-3。

//?版權(quán)和版本聲明見示例1-1，此處省略。 ? #include?“graphics.h”?????//?引用頭文件 … ? //?全局函數(shù)的實(shí)現(xiàn)體 void Function1(…) { … } ? //?類成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)體 void Box::Draw(…) { … }

示例1-3 C++/C定義文件的結(jié)構(gòu)

1.4?頭文件的作用

早期的編程語言如Basic、Fortran沒有頭文件的概念，C++/C語言的初學(xué)者雖然會(huì)用使用頭文件，但常常不明其理。這里對(duì)頭文件的作用略作解釋：

（1）通過頭文件來調(diào)用庫功能。在很多場(chǎng)合，源代碼不便（或不準(zhǔn)）向用戶公布，只要向用戶提供頭文件和二進(jìn)制的庫即可。用戶只需要按照頭文件中的接口聲明來調(diào)用庫功能，而不必關(guān)心接口怎么實(shí)現(xiàn)的。編譯器會(huì)從庫中提取相應(yīng)的代碼。

（2）頭文件能加強(qiáng)類型安全檢查。如果某個(gè)接口被實(shí)現(xiàn)或被使用時(shí)，其方式與頭文件中的聲明不一致，編譯器就會(huì)指出錯(cuò)誤，這一簡(jiǎn)單的規(guī)則能大大減輕程序員調(diào)試、改錯(cuò)的負(fù)擔(dān)。

1.5?目錄結(jié)構(gòu)

如果一個(gè)軟件的頭文件數(shù)目比較多（如超過十個(gè)），通常應(yīng)將頭文件和定義文件分別保存于不同的目錄，以便于維護(hù)。

例如可將頭文件保存于include目錄，將定義文件保存于source目錄（可以是多級(jí)目錄）。

如果某些頭文件是私有的，它不會(huì)被用戶的程序直接引用，則沒有必要公開其“聲明”。為了加強(qiáng)信息隱藏，這些私有的頭文件可以和定義文件存放于同一個(gè)目錄。

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第2章?程序的版式

???????版式雖然不會(huì)影響程序的功能，但會(huì)影響可讀性。程序的版式追求清晰、美觀，是程序風(fēng)格的重要構(gòu)成因素。

可以把程序的版式比喻為“書法”。好的“書法”可讓人對(duì)程序一目了然，看得興致勃勃。差的程序“書法”如螃蟹爬行，讓人看得索然無味，更令維護(hù)者煩惱有加。請(qǐng)程序員們學(xué)習(xí)程序的“書法”，彌補(bǔ)大學(xué)計(jì)算機(jī)教育的漏洞，實(shí)在很有必要。

2.1?空行

空行起著分隔程序段落的作用。空行得體（不過多也不過少）將使程序的布局更加清晰。空行不會(huì)浪費(fèi)內(nèi)存，雖然打印含有空行的程序是會(huì)多消耗一些紙張，但是值得。所以不要舍不得用空行。

l?????????【規(guī)則2-1-1】在每個(gè)類聲明之后、每個(gè)函數(shù)定義結(jié)束之后都要加空行。參見示例2-1（a）

l?????????【規(guī)則2-1-2】在一個(gè)函數(shù)體內(nèi)，邏揖上密切相關(guān)的語句之間不加空行，其它地方應(yīng)加空行分隔。參見示例2-1（b?）

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//?空行 void Function1(…) { ?… } //?空行 void Function2(…) { ?… } //?空行 void Function3(…) { ?… } ?

//?空行 while (condition) { ?statement1; ?//?空行 ?if (condition) ?{ ?????statement2; ?} ?else ?{ ?????statement3; ?} //?空行 ?statement4; }?

示例2-1(a)?函數(shù)之間的空行??????????????????示例2-1(b)?函數(shù)內(nèi)部的空行

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2.2?代碼行

l?????????【規(guī)則2-2-1】一行代碼只做一件事情，如只定義一個(gè)變量，或只寫一條語句。這樣的代碼容易閱讀，并且方便于寫注釋。

l?????????【規(guī)則2-2-2】if、for、while、do等語句自占一行，執(zhí)行語句不得緊跟其后。不論執(zhí)行語句有多少都要加{}。這樣可以防止書寫失誤。

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示例2-2（a）為風(fēng)格良好的代碼行，示例2-2（b）為風(fēng)格不良的代碼行。

? int width;????//?寬度 int height;???//?高度 int depth;????//?深度	? int width, height, depth; //?寬度高度深度 ?
x = a + b; y = c + d; z = e + f;	X?＝?a + b;???y = c + d;?z = e + f; ?
if (width < height) { dosomething(); }	if (width < height) dosomething();
for (initialization; condition; update) { dosomething(); } //?空行 other(); ?	for (initialization; condition; update) ?????dosomething(); other(); ? ?

示例2-2(a)?風(fēng)格良好的代碼行????????????????示例2-2(b)?風(fēng)格不良的代碼行

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2????????【建議2-2-1】盡可能在定義變量的同時(shí)初始化該變量（就近原則）

如果變量的引用處和其定義處相隔比較遠(yuǎn)，變量的初始化很容易被忘記。如果引用了未被初始化的變量，可能會(huì)導(dǎo)致程序錯(cuò)誤。本建議可以減少隱患。例如

int width = 10;?????//?定義并初紿化width

int height = 10;????//?定義并初紿化height

int depth = 10;?????//?定義并初紿化depth

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2.3?代碼行內(nèi)的空格

l?????????【規(guī)則2-3-1】關(guān)鍵字之后要留空格。象const、virtual、inline、case?等關(guān)鍵字之后至少要留一個(gè)空格，否則無法辨析關(guān)鍵字。象if、for、while等關(guān)鍵字之后應(yīng)留一個(gè)空格再跟左括號(hào)‘（’，以突出關(guān)鍵字。

l?????????【規(guī)則2-3-2】函數(shù)名之后不要留空格，緊跟左括號(hào)‘（’，以與關(guān)鍵字區(qū)別。

l?????????【規(guī)則2-3-3】‘（’向后緊跟，‘）’、‘，’、‘;’向前緊跟，緊跟處不留空格。

l?????????【規(guī)則2-3-4】‘，’之后要留空格，如Function(x, y, z)。如果‘;’不是一行的結(jié)束符號(hào)，其后要留空格，如for (initialization; condition; update)。

l?????????【規(guī)則2-3-5】賦值操作符、比較操作符、算術(shù)操作符、邏輯操作符、位域操作符，如“=”、“+=”?“>=”、“<=”、“+”、“*”、“%”、“&&”、“||”、“<<”,“^”等二元操作符的前后應(yīng)當(dāng)加空格。

l?????????【規(guī)則2-3-6】一元操作符如“!”、“~”、“++”、“--”、“&”（地址運(yùn)算符）等前后不加空格。

l?????????【規(guī)則2-3-7】象“［］”、“.”、“->”這類操作符前后不加空格。

2????????【建議2-3-1】對(duì)于表達(dá)式比較長(zhǎng)的for語句和if語句，為了緊湊起見可以適當(dāng)?shù)厝サ粢恍┛崭?#xff0c;如for (i=0; i<10; i++)和if ((a<=b) && (c<=d))

?

void Func1(int x, int y, int z);??????????//?良好的風(fēng)格 void Func1 (int x,int y,int z);???????????//?不良的風(fēng)格

if (year >= 2000)?????????????????????????//?良好的風(fēng)格 if(year>=2000)????????????????????????????//?不良的風(fēng)格 if ((a>=b) && (c<=d))?????????????????????//?良好的風(fēng)格 if(a>=b&&c<=d)????????????????????????????//?不良的風(fēng)格

for (i=0; i<10; i++)??????????????????????//?良好的風(fēng)格 for(i=0;i<10;i++)?????????????????????????//?不良的風(fēng)格 for (i = 0; I < 10; i ++)?????????????????//?過多的空格

x = a < b ? a : b;????????????????????????//?良好的風(fēng)格 x=a<b?a:b;????????????????????????????????//?不好的風(fēng)格

int *x = &y;??????????????????????????????//?良好的風(fēng)格? int * x = & y;????????????????????????????//?不良的風(fēng)格?

array[5] = 0;?????????????????????????????//?不要寫成?array [ 5 ] = 0; a.Function();?????????????????????????????//?不要寫成?a . Function(); b->Function();????????????????????????????//?不要寫成?b -> Function(); ?

示例2-3?代碼行內(nèi)的空格

?

2.4?對(duì)齊

l?????????【規(guī)則2-4-1】程序的分界符‘{’和‘}’應(yīng)獨(dú)占一行并且位于同一列，同時(shí)與引用它們的語句左對(duì)齊。

l?????????【規(guī)則2-4-2】{ }之內(nèi)的代碼塊在‘{’右邊數(shù)格處左對(duì)齊。

?

示例2-4（a）為風(fēng)格良好的對(duì)齊，示例2-4（b）為風(fēng)格不良的對(duì)齊。

? void Function(int x) { … //?program?code }	? void Function(int x){ … //?program?code } ?
if (condition) { … //?program?code } else { … //?program?code }	if (condition){ … //?program?code } else { … //?program?code }
for (initialization; condition; update) { … //?program?code }	for (initialization; condition; update){ … //?program?code }
While (condition) { … //?program?code }	while (condition){ … //?program?code }
如果出現(xiàn)嵌套的｛｝，則使用縮進(jìn)對(duì)齊，如： ?????{ ???????… ??????????{ ???????????… ??????????} ???????… }	?

示例2-4(a)?風(fēng)格良好的對(duì)齊? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 示例2-4(b)?風(fēng)格不良的對(duì)齊

?

2.5?長(zhǎng)行拆分

l?????????【規(guī)則2-5-1】代碼行最大長(zhǎng)度宜控制在70至80個(gè)字符以內(nèi)。代碼行不要過長(zhǎng)，否則眼睛看不過來，也不便于打印。

l?????????【規(guī)則2-5-2】長(zhǎng)表達(dá)式要在低優(yōu)先級(jí)操作符處拆分成新行，操作符放在新行之首（以便突出操作符）。拆分出的新行要進(jìn)行適當(dāng)?shù)目s進(jìn)，使排版整齊，語句可讀。

?

if ((very_longer_variable1 >= very_longer_variable12) && (very_longer_variable3 <= very_longer_variable14) && (very_longer_variable5 <= very_longer_variable16)) { ????dosomething(); }

virtual CMatrix CMultiplyMatrix (CMatrix leftMatrix, ?????????????????????????????????CMatrix rightMatrix); ?

for (very_longer_initialization; ?????very_longer_condition; ?????very_longer_update) { ????dosomething(); }

示例2-5?長(zhǎng)行的拆分

2.6?修飾符的位置

修飾符?*?和?＆?應(yīng)該靠近數(shù)據(jù)類型還是該靠近變量名，是個(gè)有爭(zhēng)議的活題。

若將修飾符?*?靠近數(shù)據(jù)類型，例如：int*?x;?從語義上講此寫法比較直觀，即x是int?類型的指針。

上述寫法的弊端是容易引起誤解，例如：int*?x, y;?此處y容易被誤解為指針變量。雖然將x和y分行定義可以避免誤解，但并不是人人都愿意這樣做。

?

l?????????【規(guī)則2-6-1】應(yīng)當(dāng)將修飾符?*?和?＆?緊靠變量名

例如：

char?*name;

int???*x, y;????//?此處y不會(huì)被誤解為指針

2.7?注釋

C語言的注釋符為“/*…*/”。C++語言中，程序塊的注釋常采用“/*…*/”，行注釋一般采用“//…”。注釋通常用于：

（1）版本、版權(quán)聲明；

（2）函數(shù)接口說明；

（3）重要的代碼行或段落提示。

雖然注釋有助于理解代碼，但注意不可過多地使用注釋。參見示例2-6。

?

l?????????【規(guī)則2-7-1】注釋是對(duì)代碼的“提示”，而不是文檔。程序中的注釋不可喧賓奪主，注釋太多了會(huì)讓人眼花繚亂。注釋的花樣要少。

l?????????【規(guī)則2-7-2】如果代碼本來就是清楚的，則不必加注釋。否則多此一舉，令人厭煩。例如

i++;????// i?加?1，多余的注釋

l?????????【規(guī)則2-7-3】邊寫代碼邊注釋，修改代碼同時(shí)修改相應(yīng)的注釋，以保證注釋與代碼的一致性。不再有用的注釋要?jiǎng)h除。

l?????????【規(guī)則2-7-4】注釋應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確、易懂，防止注釋有二義性。錯(cuò)誤的注釋不但無益反而有害。

l?????????【規(guī)則2-7-5】盡量避免在注釋中使用縮寫，特別是不常用縮寫。

l?????????【規(guī)則2-7-6】注釋的位置應(yīng)與被描述的代碼相鄰，可以放在代碼的上方或右方，不可放在下方。

l?????????【規(guī)則2-7-8】當(dāng)代碼比較長(zhǎng)，特別是有多重嵌套時(shí)，應(yīng)當(dāng)在一些段落的結(jié)束處加注釋，便于閱讀。

?

? /* *?函數(shù)介紹： *?輸入?yún)?shù)： *?輸出參數(shù)： *?返回值?： */ void Function(float x, float y, float z) { ?… }

? if (…) { ?… ?while (…) ?{ … } // end of while … } // end of if

示例2-6?程序的注釋

?

2.8?類的版式

類可以將數(shù)據(jù)和函數(shù)封裝在一起，其中函數(shù)表示了類的行為（或稱服務(wù)）。類提供關(guān)鍵字public、protected和private，分別用于聲明哪些數(shù)據(jù)和函數(shù)是公有的、受保護(hù)的或者是私有的。這樣可以達(dá)到信息隱藏的目的，即讓類僅僅公開必須要讓外界知道的內(nèi)容，而隱藏其它一切內(nèi)容。我們不可以濫用類的封裝功能，不要把它當(dāng)成火鍋，什么東西都往里扔。

類的版式主要有兩種方式：

（1）將private類型的數(shù)據(jù)寫在前面，而將public類型的函數(shù)寫在后面，如示例8-3（a）。采用這種版式的程序員主張類的設(shè)計(jì)“以數(shù)據(jù)為中心”，重點(diǎn)關(guān)注類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

（2）將public類型的函數(shù)寫在前面，而將private類型的數(shù)據(jù)寫在后面，如示例8.3（b）采用這種版式的程序員主張類的設(shè)計(jì)“以行為為中心”，重點(diǎn)關(guān)注的是類應(yīng)該提供什么樣的接口（或服務(wù)）。

很多C++教課書受到Biarne Stroustrup第一本著作的影響，不知不覺地采用了“以數(shù)據(jù)為中心”的書寫方式，并不見得有多少道理。

我建議讀者采用“以行為為中心”的書寫方式，即首先考慮類應(yīng)該提供什么樣的函數(shù)。這是很多人的經(jīng)驗(yàn)——“這樣做不僅讓自己在設(shè)計(jì)類時(shí)思路清晰，而且方便別人閱讀。因?yàn)橛脩糇铌P(guān)心的是接口，誰愿意先看到一堆私有數(shù)據(jù)成員！”

?

class A { ?private: int????i, j; float?x, y; ????… ?public: void Func1(void); void Func2(void); … }

class A { ?public: void Func1(void); void Func2(void); … ?private: int????i, j; float?x, y; ????… }

示例8.3(a)?以數(shù)據(jù)為中心版式? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?示例8.3(b)?以行為為中心的版式

?

第3章?命名規(guī)則

比較著名的命名規(guī)則當(dāng)推Microsoft公司的“匈牙利”法，該命名規(guī)則的主要思想是“在變量和函數(shù)名中加入前綴以增進(jìn)人們對(duì)程序的理解”。例如所有的字符變量均以ch為前綴，若是指針變量則追加前綴p。如果一個(gè)變量由ppch開頭，則表明它是指向字符指針的指針。

“匈牙利”法最大的缺點(diǎn)是煩瑣，例如

int????i,?j,?k;?

float?x,?y,?z;

倘若采用“匈牙利”命名規(guī)則，則應(yīng)當(dāng)寫成

int????iI,?iJ,?ik;?//?前綴?i表示int類型

float?fX,?fY,?fZ;?//?前綴?f表示float類型

如此煩瑣的程序會(huì)讓絕大多數(shù)程序員無法忍受。

據(jù)考察，沒有一種命名規(guī)則可以讓所有的程序員贊同，程序設(shè)計(jì)教科書一般都不指定命名規(guī)則。命名規(guī)則對(duì)軟件產(chǎn)品而言并不是“成敗悠關(guān)”的事，我們不要化太多精力試圖發(fā)明世界上最好的命名規(guī)則，而應(yīng)當(dāng)制定一種令大多數(shù)項(xiàng)目成員滿意的命名規(guī)則，并在項(xiàng)目中貫徹實(shí)施。

3.1?共性規(guī)則

???????本節(jié)論述的共性規(guī)則是被大多數(shù)程序員采納的，我們應(yīng)當(dāng)在遵循這些共性規(guī)則的前提下，再擴(kuò)充特定的規(guī)則，如3.2節(jié)。

l?????????【規(guī)則3-1-1】標(biāo)識(shí)符應(yīng)當(dāng)直觀且可以拼讀，可望文知意，不必進(jìn)行“解碼”。

標(biāo)識(shí)符最好采用英文單詞或其組合，便于記憶和閱讀。切忌使用漢語拼音來命名。程序中的英文單詞一般不會(huì)太復(fù)雜，用詞應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確。例如不要把CurrentValue寫成NowValue。

l?????????【規(guī)則3-1-2】標(biāo)識(shí)符的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)符合“min-length && max-information”原則。

幾十年前老ANSI C規(guī)定名字不準(zhǔn)超過6個(gè)字符，現(xiàn)今的C++/C不再有此限制。一般來說，長(zhǎng)名字能更好地表達(dá)含義，所以函數(shù)名、變量名、類名長(zhǎng)達(dá)十幾個(gè)字符不足為怪。那么名字是否越長(zhǎng)約好？不見得!?例如變量名maxval就比maxValueUntilOverflow好用。單字符的名字也是有用的，常見的如i,j,k,m,n,x,y,z等，它們通常可用作函數(shù)內(nèi)的局部變量。

l?????????【規(guī)則3-1-3】命名規(guī)則盡量與所采用的操作系統(tǒng)或開發(fā)工具的風(fēng)格保持一致。

例如Windows應(yīng)用程序的標(biāo)識(shí)符通常采用“大小寫”混排的方式，如AddChild。而Unix應(yīng)用程序的標(biāo)識(shí)符通常采用“小寫加下劃線”的方式，如add_child。別把這兩類風(fēng)格混在一起用。

l?????????【規(guī)則3-1-4】程序中不要出現(xiàn)僅靠大小寫區(qū)分的相似的標(biāo)識(shí)符。

例如：

int?x,?X;?????//?變量x?與?X?容易混淆

void foo(int x);????//?函數(shù)foo?與FOO容易混淆

void FOO(float x);

l?????????【規(guī)則3-1-5】程序中不要出現(xiàn)標(biāo)識(shí)符完全相同的局部變量和全局變量，盡管兩者的作用域不同而不會(huì)發(fā)生語法錯(cuò)誤，但會(huì)使人誤解。

l?????????【規(guī)則3-1-6】變量的名字應(yīng)當(dāng)使用“名詞”或者“形容詞＋名詞”。

例如：

float?value;

float?oldValue;

float?newValue;

l?????????【規(guī)則3-1-7】全局函數(shù)的名字應(yīng)當(dāng)使用“動(dòng)詞”或者“動(dòng)詞＋名詞”（動(dòng)賓詞組）。類的成員函數(shù)應(yīng)當(dāng)只使用“動(dòng)詞”，被省略掉的名詞就是對(duì)象本身。

例如：

DrawBox();???????????//?全局函數(shù)

box->Draw();????????//?類的成員函數(shù)

l?????????【規(guī)則3-1-8】用正確的反義詞組命名具有互斥意義的變量或相反動(dòng)作的函數(shù)等。

例如：

int???minValue;

int???maxValue;

int???SetValue(…);

int???GetValue(…);

2????????【建議3-1-1】盡量避免名字中出現(xiàn)數(shù)字編號(hào)，如Value1,Value2等，除非邏輯上的確需要編號(hào)。這是為了防止程序員偷懶，不肯為命名動(dòng)腦筋而導(dǎo)致產(chǎn)生無意義的名字（因?yàn)橛脭?shù)字編號(hào)最省事）。

3.2?簡(jiǎn)單的Windows應(yīng)用程序命名規(guī)則

???????作者對(duì)“匈牙利”命名規(guī)則做了合理的簡(jiǎn)化，下述的命名規(guī)則簡(jiǎn)單易用，比較適合于Windows應(yīng)用軟件的開發(fā)。

l?????????【規(guī)則3-2-1】類名和函數(shù)名用大寫字母開頭的單詞組合而成。

例如：

?class Node;?????????????????//?類名

?class LeafNode;?????????????//?類名

?void?Draw(void);???????????//?函數(shù)名

?void?SetValue(int value);?//?函數(shù)名

l?????????【規(guī)則3-2-2】變量和參數(shù)用小寫字母開頭的單詞組合而成。

例如：

????BOOL flag;

????int?drawMode;

l?????????【規(guī)則3-2-3】常量全用大寫的字母，用下劃線分割單詞。

例如：

????const int MAX = 100;

????const int MAX_LENGTH = 100;

l?????????【規(guī)則3-2-4】靜態(tài)變量加前綴s_（表示static）。

例如：

void Init(…)

{

???????static int s_initValue;??????//?靜態(tài)變量

???????…

}

l?????????【規(guī)則3-2-5】如果不得已需要全局變量，則使全局變量加前綴g_（表示global）。

例如：

int g_howManyPeople;???//?全局變量

int g_howMuchMoney;?//?全局變量

l?????????【規(guī)則3-2-6】類的數(shù)據(jù)成員加前綴m_（表示member），這樣可以避免數(shù)據(jù)成員與成員函數(shù)的參數(shù)同名。

例如：

????void Object::SetValue(int width, int height)

????{

????????m_width = width;

? ? ? ?m_height = height;

? ?}

l?????????【規(guī)則3-2-7】為了防止某一軟件庫中的一些標(biāo)識(shí)符和其它軟件庫中的沖突，可以為各種標(biāo)識(shí)符加上能反映軟件性質(zhì)的前綴。例如三維圖形標(biāo)準(zhǔn)OpenGL的所有庫函數(shù)均以gl開頭，所有常量（或宏定義）均以GL開頭。

3.3?簡(jiǎn)單的Unix應(yīng)用程序命名規(guī)則

?

第4章?表達(dá)式和基本語句

讀者可能懷疑：連if、for、while、goto、switch這樣簡(jiǎn)單的東西也要探討編程風(fēng)格，是不是小題大做？

我真的發(fā)覺很多程序員用隱含錯(cuò)誤的方式寫表達(dá)式和基本語句，我自己也犯過類似的錯(cuò)誤。

表達(dá)式和語句都屬于C++/C的短語結(jié)構(gòu)語法。它們看似簡(jiǎn)單，但使用時(shí)隱患比較多。本章歸納了正確使用表達(dá)式和語句的一些規(guī)則與建議。

4.1?運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)

???????C++/C語言的運(yùn)算符有數(shù)十個(gè)，運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)與結(jié)合律如表4-1所示。注意一元運(yùn)算符?+?-?*?的優(yōu)先級(jí)高于對(duì)應(yīng)的二元運(yùn)算符。

優(yōu)先級(jí)	運(yùn)算符	結(jié)合律
? ? 從 ? 高 ? 到 ? 低 ? 排 ? 列	( )?[ ]?->?.	從左至右
	!?~?++?--?（類型）?sizeof +?-?*?&	從右至左 ?
	*?/?%	從左至右
	+?-	從左至右
	<<?>>	從左至右
	<???<=???>?>=	從左至右
	==?!=	從左至右
	&	從左至右
	^	從左至右
	|	從左至右
	&&	從左至右
	||	從右至左
	?:	從右至左
	=?+=?-=?*=?/=?%=?&=?^= |=?<<=?>>=	從左至右

表4-1?運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)與結(jié)合律

l?????????【規(guī)則4-1-1】如果代碼行中的運(yùn)算符比較多，用括號(hào)確定表達(dá)式的操作順序，避免使用默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)。

由于將表4-1熟記是比較困難的，為了防止產(chǎn)生歧義并提高可讀性，應(yīng)當(dāng)用括號(hào)確定表達(dá)式的操作順序。例如：

word = (high << 8) | low

if ((a | b) && (a & c))??

4.2?復(fù)合表達(dá)式

如?a = b = c = 0這樣的表達(dá)式稱為復(fù)合表達(dá)式。允許復(fù)合表達(dá)式存在的理由是：（1）書寫簡(jiǎn)潔；（2）可以提高編譯效率。但要防止濫用復(fù)合表達(dá)式。

l?????????【規(guī)則4-2-1】不要編寫太復(fù)雜的復(fù)合表達(dá)式。

例如：

??????i = a >= b && c < d && c + f <= g + h ;?//?復(fù)合表達(dá)式過于復(fù)雜

l?????????【規(guī)則4-2-2】不要有多用途的復(fù)合表達(dá)式。

例如：

d = (a = b + c) + r ;

該表達(dá)式既求a值又求d值。應(yīng)該拆分為兩個(gè)獨(dú)立的語句：

a = b + c;

d = a + r;

l?????????【規(guī)則4-2-3】不要把程序中的復(fù)合表達(dá)式與“真正的數(shù)學(xué)表達(dá)式”混淆。

例如：?

if (a < b < c)??????????// a < b < c是數(shù)學(xué)表達(dá)式而不是程序表達(dá)式

并不表示??????

if ((a<b) && (b<c))

而是成了令人費(fèi)解的

if ( (a<b)<c )

4.3?if?語句

????if語句是C++/C語言中最簡(jiǎn)單、最常用的語句，然而很多程序員用隱含錯(cuò)誤的方式寫if語句。本節(jié)以“與零值比較”為例，展開討論。

4.3.1?布爾變量與零值比較

l?????????【規(guī)則4-3-1】不可將布爾變量直接與TRUE、FALSE或者1、0進(jìn)行比較。

根據(jù)布爾類型的語義，零值為“假”（記為FALSE），任何非零值都是“真”（記為TRUE）。TRUE的值究竟是什么并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。例如Visual C++?將TRUE定義為1，而Visual Basic則將TRUE定義為-1。

假設(shè)布爾變量名字為flag，它與零值比較的標(biāo)準(zhǔn)if語句如下：

if (flag)???//?表示flag為真

if (!flag)?//?表示flag為假

其它的用法都屬于不良風(fēng)格，例如：

????if (flag == TRUE)??

????if (flag == 1 )????

????if (flag == FALSE) ?

????if (flag == 0)????

?

4.3.2?整型變量與零值比較

l?????????【規(guī)則4-3-2】應(yīng)當(dāng)將整型變量用“==”或“！=”直接與0比較。

????假設(shè)整型變量的名字為value，它與零值比較的標(biāo)準(zhǔn)if語句如下：

if (value == 0) ?

if (value != 0)

不可模仿布爾變量的風(fēng)格而寫成

if (value)?????//?會(huì)讓人誤解?value是布爾變量

if (!value)

?

4.3.3?浮點(diǎn)變量與零值比較

l?????????【規(guī)則4-3-3】不可將浮點(diǎn)變量用“==”或“！=”與任何數(shù)字比較。

????千萬要留意，無論是float還是double類型的變量，都有精度限制。所以一定要避免將浮點(diǎn)變量用“==”或“！=”與數(shù)字比較，應(yīng)該設(shè)法轉(zhuǎn)化成“>=”或“<=”形式。

????假設(shè)浮點(diǎn)變量的名字為x，應(yīng)當(dāng)將??

if (x == 0.0) ?//?隱含錯(cuò)誤的比較

轉(zhuǎn)化為

if ((x>=-EPSINON) && (x<=EPSINON))

其中EPSINON是允許的誤差（即精度）。

?

4.3.4?指針變量與零值比較

l?????????【規(guī)則4-3-4】應(yīng)當(dāng)將指針變量用“==”或“！=”與NULL比較。

????指針變量的零值是“空”（記為NULL）。盡管NULL的值與0相同，但是兩者意義不同。假設(shè)指針變量的名字為p，它與零值比較的標(biāo)準(zhǔn)if語句如下：

????????if (p == NULL)?// p與NULL顯式比較，強(qiáng)調(diào)p是指針變量

????????if (p != NULL)?

不要寫成

????????if (p == 0)?????//?容易讓人誤解p是整型變量

????????if (p != 0)????

????或者

? ? if (p)??????????//?容易讓人誤解p是布爾變量

????if (!p)????????

?

4.3.5?對(duì)if語句的補(bǔ)充說明

有時(shí)候我們可能會(huì)看到?if (NULL == p)?這樣古怪的格式。不是程序?qū)戝e(cuò)了，是程序員為了防止將?if (p == NULL)?誤寫成?if (p = NULL)，而有意把p和NULL顛倒。編譯器認(rèn)為?if (p = NULL)?是合法的，但是會(huì)指出?if (NULL = p)是錯(cuò)誤的，因?yàn)镹ULL不能被賦值。

程序中有時(shí)會(huì)遇到if/else/return的組合，應(yīng)該將如下不良風(fēng)格的程序

????if (condition)?

????????return x;

????return y;

改寫為

????if (condition)

????{

????????return x;

????}

????else

????{

return y;

}

或者改寫成更加簡(jiǎn)練的

return (condition ? x : y);

?

4.4?循環(huán)語句的效率

????C++/C循環(huán)語句中，for語句使用頻率最高，while語句其次，do語句很少用。本節(jié)重點(diǎn)論述循環(huán)體的效率。提高循環(huán)體效率的基本辦法是降低循環(huán)體的復(fù)雜性。

l?????????【建議4-4-1】在多重循環(huán)中，如果有可能，應(yīng)當(dāng)將最長(zhǎng)的循環(huán)放在最內(nèi)層，最短的循環(huán)放在最外層，以減少CPU跨切循環(huán)層的次數(shù)。例如示例4-4(b)的效率比示例4-4(a)的高。

?

for (row=0; row<100; row++) { for ( col=0; col<5; col++ ) { sum = sum + a[row][col]; } }

for (col=0; col<5; col++ ) { for (row=0; row<100; row++) { ????sum = sum + a[row][col]; } }

示例4-4(a)?低效率：長(zhǎng)循環(huán)在最外層???????????示例4-4(b)?高效率：長(zhǎng)循環(huán)在最內(nèi)層

l?????????【建議4-4-2】如果循環(huán)體內(nèi)存在邏輯判斷，并且循環(huán)次數(shù)很大，宜將邏輯判斷移到循環(huán)體的外面。示例4-4(c)的程序比示例4-4(d)多執(zhí)行了N-1次邏輯判斷。并且由于前者老要進(jìn)行邏輯判斷，打斷了循環(huán)“流水線”作業(yè)，使得編譯器不能對(duì)循環(huán)進(jìn)行優(yōu)化處理，降低了效率。如果N非常大，最好采用示例4-4(d)的寫法，可以提高效率。如果N非常小，兩者效率差別并不明顯，采用示例4-4(c)的寫法比較好，因?yàn)槌绦蚋雍?jiǎn)潔。

for (i=0; i<N; i++) { if (condition) ????DoSomething(); else ????DoOtherthing(); }

if (condition) { for (i=0; i<N; i++) ????DoSomething(); } else { ????for (i=0; i<N; i++) ????DoOtherthing(); }

表4-4(c)?效率低但程序簡(jiǎn)潔????????????????表4-4(d)?效率高但程序不簡(jiǎn)潔

4.5 for?語句的循環(huán)控制變量

l?????????【規(guī)則4-5-1】不可在for?循環(huán)體內(nèi)修改循環(huán)變量，防止for?循環(huán)失去控制。

l?????????【建議4-5-1】建議for語句的循環(huán)控制變量的取值采用“半開半閉區(qū)間”寫法。

示例4-5(a)中的x值屬于半開半閉區(qū)間“0 =< x < N”，起點(diǎn)到終點(diǎn)的間隔為N，循環(huán)次數(shù)為N。

示例4-5(b)中的x值屬于閉區(qū)間“0 =< x <= N-1”，起點(diǎn)到終點(diǎn)的間隔為N-1，循環(huán)次數(shù)為N。

相比之下，示例4-5(a)的寫法更加直觀，盡管兩者的功能是相同的。

for (int x=0; x<N; x++) { … }

for (int x=0; x<=N-1; x++) { … }

示例4-5(a)?循環(huán)變量屬于半開半閉區(qū)間???????????示例4-5(b)?循環(huán)變量屬于閉區(qū)間

4.6 switch語句

????有了if語句為什么還要switch語句？

switch是多分支選擇語句，而if語句只有兩個(gè)分支可供選擇。雖然可以用嵌套的if語句來實(shí)現(xiàn)多分支選擇，但那樣的程序冗長(zhǎng)難讀。這是switch語句存在的理由。

????switch語句的基本格式是：

switch (variable)

{

case value1 : ?…

break;

case value2 : ?…

break;

????…

????default :?…

break;

}

l?????????【規(guī)則4-6-1】每個(gè)case語句的結(jié)尾不要忘了加break，否則將導(dǎo)致多個(gè)分支重疊（除非有意使多個(gè)分支重疊）。

l?????????【規(guī)則4-6-2】不要忘記最后那個(gè)default分支。即使程序真的不需要default處理，也應(yīng)該保留語句???default : break;?這樣做并非多此一舉，而是為了防止別人誤以為你忘了default處理。

4.7 goto語句

????自從提倡結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)以來，goto就成了有爭(zhēng)議的語句。首先，由于goto語句可以靈活跳轉(zhuǎn)，如果不加限制，它的確會(huì)破壞結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)風(fēng)格。其次，goto語句經(jīng)常帶來錯(cuò)誤或隱患。它可能跳過了某些對(duì)象的構(gòu)造、變量的初始化、重要的計(jì)算等語句，例如：

goto state;

String s1, s2;?//?被goto跳過

int sum = 0;????//?被goto跳過

…

state:

…

如果編譯器不能發(fā)覺此類錯(cuò)誤，每用一次goto語句都可能留下隱患。

????很多人建議廢除C++/C的goto語句，以絕后患。但實(shí)事求是地說，錯(cuò)誤是程序員自己造成的，不是goto的過錯(cuò)。goto?語句至少有一處可顯神通，它能從多重循環(huán)體中咻地一下子跳到外面，用不著寫很多次的break語句;?例如

?{ …

??????{ …

??????????{ …

??????????????goto error;

??????????}

??????}

?}

?error:

?…

就象樓房著火了，來不及從樓梯一級(jí)一級(jí)往下走，可從窗口跳出火坑。所以我們主張少用、慎用goto語句，而不是禁用。

?

第5章?常量

????常量是一種標(biāo)識(shí)符，它的值在運(yùn)行期間恒定不變。C語言用?#define來定義常量（稱為宏常量）。C++?語言除了?#define外還可以用const來定義常量（稱為const常量）。

5.1?為什么需要常量

如果不使用常量，直接在程序中填寫數(shù)字或字符串，將會(huì)有什么麻煩？

（1）???????程序的可讀性（可理解性）變差。程序員自己會(huì)忘記那些數(shù)字或字符串是什么意思，用戶則更加不知它們從何處來、表示什么。

（2）???????在程序的很多地方輸入同樣的數(shù)字或字符串，難保不發(fā)生書寫錯(cuò)誤。

（3）???????如果要修改數(shù)字或字符串，則會(huì)在很多地方改動(dòng)，既麻煩又容易出錯(cuò)。

?

l?????????【規(guī)則5-1-1】?盡量使用含義直觀的常量來表示那些將在程序中多次出現(xiàn)的數(shù)字或字符串。

例如：

????#define?????????MAX???100???????/* ?C語言的宏常量 ?*/

const int??????MAX = 100;??????// ?C++?語言的const常量

const float?????PI = 3.14159;???// ?C++?語言的const常量

?

5.2 const?與?#define的比較

????C++?語言可以用const來定義常量，也可以用?#define來定義常量。但是前者比后者有更多的優(yōu)點(diǎn)：

（1）???????const常量有數(shù)據(jù)類型，而宏常量沒有數(shù)據(jù)類型。編譯器可以對(duì)前者進(jìn)行類型安全檢查。而對(duì)后者只進(jìn)行字符替換，沒有類型安全檢查，并且在字符替換可能會(huì)產(chǎn)生意料不到的錯(cuò)誤（邊際效應(yīng)）。

（2）???????有些集成化的調(diào)試工具可以對(duì)const常量進(jìn)行調(diào)試，但是不能對(duì)宏常量進(jìn)行調(diào)試。

l?????????【規(guī)則5-2-1】在C++?程序中只使用const常量而不使用宏常量，即const常量完全取代宏常量。

?

5.3?常量定義規(guī)則

l?????????【規(guī)則5-3-1】需要對(duì)外公開的常量放在頭文件中，不需要對(duì)外公開的常量放在定義文件的頭部。為便于管理，可以把不同模塊的常量集中存放在一個(gè)公共的頭文件中。

l?????????【規(guī)則5-3-2】如果某一常量與其它常量密切相關(guān)，應(yīng)在定義中包含這種關(guān)系，而不應(yīng)給出一些孤立的值。

例如：

const?float???RADIUS = 100;

const?float???DIAMETER = RADIUS * 2;

?

5.4?類中的常量

有時(shí)我們希望某些常量只在類中有效。由于#define定義的宏常量是全局的，不能達(dá)到目的，于是想當(dāng)然地覺得應(yīng)該用const修飾數(shù)據(jù)成員來實(shí)現(xiàn)。const數(shù)據(jù)成員的確是存在的，但其含義卻不是我們所期望的。const數(shù)據(jù)成員只在某個(gè)對(duì)象生存期內(nèi)是常量，而對(duì)于整個(gè)類而言卻是可變的，因?yàn)轭惪梢詣?chuàng)建多個(gè)對(duì)象，不同的對(duì)象其const數(shù)據(jù)成員的值可以不同。

????不能在類聲明中初始化const數(shù)據(jù)成員。以下用法是錯(cuò)誤的，因?yàn)轭惖膶?duì)象未被創(chuàng)建時(shí)，編譯器不知道SIZE的值是什么。

????class A

????{…

????????const int SIZE = 100; ?//?錯(cuò)誤，企圖在類聲明中初始化const數(shù)據(jù)成員

????????int array[SIZE];????????//?錯(cuò)誤，未知的SIZE

????};

?

const數(shù)據(jù)成員的初始化只能在類構(gòu)造函數(shù)的初始化表中進(jìn)行，例如

????class A

????{…

????????A(int size);????????//?構(gòu)造函數(shù)

????????const int SIZE ;???

????};

????A::A(int size) : SIZE(size)?//?構(gòu)造函數(shù)的初始化表

????{

?????…

????}

????A?a(100);?//?對(duì)象?a?的SIZE值為100

????A?b(200);?//?對(duì)象?b?的SIZE值為200

?

????怎樣才能建立在整個(gè)類中都恒定的常量呢？別指望const數(shù)據(jù)成員了，應(yīng)該用類中的枚舉常量來實(shí)現(xiàn)。例如

????class A

????{…

????????enum { SIZE1 = 100, SIZE2 = 200}; //?枚舉常量

????????int array1[SIZE1];?

????????int array2[SIZE2];

????};

????枚舉常量不會(huì)占用對(duì)象的存儲(chǔ)空間，它們?cè)诰幾g時(shí)被全部求值。枚舉常量的缺點(diǎn)是：它的隱含數(shù)據(jù)類型是整數(shù)，其最大值有限，且不能表示浮點(diǎn)數(shù)（如PI=3.14159）。

?

第6章?函數(shù)設(shè)計(jì)

函數(shù)是C++/C程序的基本功能單元，其重要性不言而喻。函數(shù)設(shè)計(jì)的細(xì)微缺點(diǎn)很容易導(dǎo)致該函數(shù)被錯(cuò)用，所以光使函數(shù)的功能正確是不夠的。本章重點(diǎn)論述函數(shù)的接口設(shè)計(jì)和內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的一些規(guī)則。

函數(shù)接口的兩個(gè)要素是參數(shù)和返回值。C語言中，函數(shù)的參數(shù)和返回值的傳遞方式有兩種：值傳遞（pass by value）和指針傳遞（pass by pointer）。C++?語言中多了引用傳遞（pass by reference）。由于引用傳遞的性質(zhì)象指針傳遞，而使用方式卻象值傳遞，初學(xué)者常常迷惑不解，容易引起混亂，請(qǐng)先閱讀6.6節(jié)“引用與指針的比較”。

6.1?參數(shù)的規(guī)則

l?????????【規(guī)則6-1-1】參數(shù)的書寫要完整，不要貪圖省事只寫參數(shù)的類型而省略參數(shù)名字。如果函數(shù)沒有參數(shù)，則用void填充。

例如：

void SetValue(int width, int height);?//?良好的風(fēng)格

void SetValue(int, int);???????????????//?不良的風(fēng)格

float GetValue(void);??????//?良好的風(fēng)格

float GetValue();??????????//?不良的風(fēng)格

l?????????【規(guī)則6-1-2】參數(shù)命名要恰當(dāng)，順序要合理。

例如編寫字符串拷貝函數(shù)StringCopy，它有兩個(gè)參數(shù)。如果把參數(shù)名字起為str1和str2，例如

void StringCopy(char *str1, char *str2);

那么我們很難搞清楚究竟是把str1拷貝到str2中，還是剛好倒過來。

可以把參數(shù)名字起得更有意義，如叫strSource和strDestination。這樣從名字上就可以看出應(yīng)該把strSource拷貝到strDestination。

還有一個(gè)問題，這兩個(gè)參數(shù)那一個(gè)該在前那一個(gè)該在后？參數(shù)的順序要遵循程序員的習(xí)慣。一般地，應(yīng)將目的參數(shù)放在前面，源參數(shù)放在后面。

如果將函數(shù)聲明為：

void StringCopy(char *strSource, char *strDestination);

別人在使用時(shí)可能會(huì)不假思索地寫成如下形式：

char str[20];

StringCopy(str, “Hello World”);?//?參數(shù)順序顛倒

l?????????【規(guī)則6-1-3】如果參數(shù)是指針，且僅作輸入用，則應(yīng)在類型前加const，以防止該指針在函數(shù)體內(nèi)被意外修改。

例如：

void StringCopy(char *strDestination，const char *strSource);

l?????????【規(guī)則6-1-4】如果輸入?yún)?shù)以值傳遞的方式傳遞對(duì)象，則宜改用“const &”方式來傳遞，這樣可以省去臨時(shí)對(duì)象的構(gòu)造和析構(gòu)過程，從而提高效率。

2????????【建議6-1-1】避免函數(shù)有太多的參數(shù)，參數(shù)個(gè)數(shù)盡量控制在5個(gè)以內(nèi)。如果參數(shù)太多，在使用時(shí)容易將參數(shù)類型或順序搞錯(cuò)。

2????????【建議6-1-2】盡量不要使用類型和數(shù)目不確定的參數(shù)。

C標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)printf是采用不確定參數(shù)的典型代表，其原型為：

int printf(const chat *format[, argument]…);

這種風(fēng)格的函數(shù)在編譯時(shí)喪失了嚴(yán)格的類型安全檢查。

6.2?返回值的規(guī)則

l?????????【規(guī)則6-2-1】不要省略返回值的類型。

C語言中，凡不加類型說明的函數(shù)，一律自動(dòng)按整型處理。這樣做不會(huì)有什么好處，卻容易被誤解為void類型。

C++語言有很嚴(yán)格的類型安全檢查，不允許上述情況發(fā)生。由于C++程序可以調(diào)用C函數(shù)，為了避免混亂，規(guī)定任何C++/ C函數(shù)都必須有類型。如果函數(shù)沒有返回值，那么應(yīng)聲明為void類型。

l?????????【規(guī)則6-2-2】函數(shù)名字與返回值類型在語義上不可沖突。

違反這條規(guī)則的典型代表是C標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)getchar。

例如：

char c;

c = getchar();

if (c == EOF)

…

按照getchar名字的意思，將變量c聲明為char類型是很自然的事情。但不幸的是getchar的確不是char類型，而是int類型，其原型如下：

????????int getchar(void);

由于c是char類型，取值范圍是[-128，127]，如果宏EOF的值在char的取值范圍之外，那么if語句將總是失敗，這種“危險(xiǎn)”人們一般哪里料得到！導(dǎo)致本例錯(cuò)誤的責(zé)任并不在用戶，是函數(shù)getchar誤導(dǎo)了使用者。

l?????????【規(guī)則6-2-3】不要將正常值和錯(cuò)誤標(biāo)志混在一起返回。正常值用輸出參數(shù)獲得，而錯(cuò)誤標(biāo)志用return語句返回。

回顧上例，C標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)的設(shè)計(jì)者為什么要將getchar聲明為令人迷糊的int類型呢？他會(huì)那么傻嗎？

在正常情況下，getchar的確返回單個(gè)字符。但如果getchar碰到文件結(jié)束標(biāo)志或發(fā)生讀錯(cuò)誤，它必須返回一個(gè)標(biāo)志EOF。為了區(qū)別于正常的字符，只好將EOF定義為負(fù)數(shù)（通常為負(fù)1）。因此函數(shù)getchar就成了int類型。

我們?cè)趯?shí)際工作中，經(jīng)常會(huì)碰到上述令人為難的問題。為了避免出現(xiàn)誤解，我們應(yīng)該將正常值和錯(cuò)誤標(biāo)志分開。即：正常值用輸出參數(shù)獲得，而錯(cuò)誤標(biāo)志用return語句返回。

函數(shù)getchar可以改寫成?BOOL GetChar(char *c);

雖然gechar比GetChar靈活，例如?putchar(getchar());?但是如果getchar用錯(cuò)了，它的靈活性又有什么用呢？

2????????【建議6-2-1】有時(shí)候函數(shù)原本不需要返回值，但為了增加靈活性如支持鏈?zhǔn)奖磉_(dá)，可以附加返回值。

例如字符串拷貝函數(shù)strcpy的原型：

char *strcpy(char *strDest，const char *strSrc);

strcpy函數(shù)將strSrc拷貝至輸出參數(shù)strDest中，同時(shí)函數(shù)的返回值又是strDest。這樣做并非多此一舉，可以獲得如下靈活性：

????char str[20];

????int?length = strlen( strcpy(str, “Hello World”) );

2????????【建議6-2-2】如果函數(shù)的返回值是一個(gè)對(duì)象，有些場(chǎng)合用“引用傳遞”替換“值傳遞”可以提高效率。而有些場(chǎng)合只能用“值傳遞”而不能用“引用傳遞”，否則會(huì)出錯(cuò)。

例如：

class String

{…

????//?賦值函數(shù)

????String & operate=(const String &other);

//?相加函數(shù)，如果沒有friend修飾則只許有一個(gè)右側(cè)參數(shù)

friend?String???operate+( const String &s1, const String &s2);

private:

????char *m_data;

}

???????String的賦值函數(shù)operate =?的實(shí)現(xiàn)如下：

String & String::operate=(const String &other)

{

????if (this == &other)

????????return *this;

????delete m_data;

????m_data = new char[strlen(other.data)+1];

????strcpy(m_data, other.data);

????return *this;???//?返回的是?*this的引用，無需拷貝過程

}

對(duì)于賦值函數(shù)，應(yīng)當(dāng)用“引用傳遞”的方式返回String對(duì)象。如果用“值傳遞”的方式，雖然功能仍然正確，但由于return語句要把?*this拷貝到保存返回值的外部存儲(chǔ)單元之中，增加了不必要的開銷，降低了賦值函數(shù)的效率。例如：

?String a,b,c;

?…

?a = b;??????//?如果用“值傳遞”，將產(chǎn)生一次?*this?拷貝

?a = b = c; //?如果用“值傳遞”，將產(chǎn)生兩次?*this?拷貝

?

???????String的相加函數(shù)operate +?的實(shí)現(xiàn)如下：

String?operate+(const String &s1, const String &s2) ?

{

????String temp;

????delete temp.data;???// temp.data是僅含‘\0’的字符串

????????temp.data = new char[strlen(s1.data) + strlen(s2.data) +1];

????????strcpy(temp.data, s1.data);

????????strcat(temp.data, s2.data);

????????return temp;

????}

對(duì)于相加函數(shù)，應(yīng)當(dāng)用“值傳遞”的方式返回String對(duì)象。如果改用“引用傳遞”，那么函數(shù)返回值是一個(gè)指向局部對(duì)象temp的“引用”。由于temp在函數(shù)結(jié)束時(shí)被自動(dòng)銷毀，將導(dǎo)致返回的“引用”無效。例如：

????c = a + b;

此時(shí)?a + b?并不返回期望值，c什么也得不到，流下了隱患。

6.3?函數(shù)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的規(guī)則

不同功能的函數(shù)其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)各不相同，看起來似乎無法就“內(nèi)部實(shí)現(xiàn)”達(dá)成一致的觀點(diǎn)。但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們可以在函數(shù)體的“入口處”和“出口處”從嚴(yán)把關(guān)，從而提高函數(shù)的質(zhì)量。

?

l?????????【規(guī)則6-3-1】在函數(shù)體的“入口處”，對(duì)參數(shù)的有效性進(jìn)行檢查。

很多程序錯(cuò)誤是由非法參數(shù)引起的，我們應(yīng)該充分理解并正確使用“斷言”（assert）來防止此類錯(cuò)誤。詳見6.5節(jié)“使用斷言”。

l?????????【規(guī)則6-3-2】在函數(shù)體的“出口處”，對(duì)return語句的正確性和效率進(jìn)行檢查。

????如果函數(shù)有返回值，那么函數(shù)的“出口處”是return語句。我們不要輕視r(shí)eturn語句。如果return語句寫得不好，函數(shù)要么出錯(cuò)，要么效率低下。

注意事項(xiàng)如下：

（1）return語句不可返回指向“棧內(nèi)存”的“指針”或者“引用”，因?yàn)樵搩?nèi)存在函數(shù)體結(jié)束時(shí)被自動(dòng)銷毀。例如

????char * Func(void)

????{

????????char str[] =?“hello world”;?// str的內(nèi)存位于棧上

????????…

????????return str;?????//?將導(dǎo)致錯(cuò)誤

????}

（2）要搞清楚返回的究竟是“值”、“指針”還是“引用”。

（3）如果函數(shù)返回值是一個(gè)對(duì)象，要考慮return語句的效率。例如???

??????????????return String(s1 + s2);

這是臨時(shí)對(duì)象的語法，表示“創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)對(duì)象并返回它”。不要以為它與“先創(chuàng)建一個(gè)局部對(duì)象temp并返回它的結(jié)果”是等價(jià)的，如

String temp(s1 + s2);

return temp;

實(shí)質(zhì)不然，上述代碼將發(fā)生三件事。首先，temp對(duì)象被創(chuàng)建，同時(shí)完成初始化；然后拷貝構(gòu)造函數(shù)把temp拷貝到保存返回值的外部存儲(chǔ)單元中；最后，temp在函數(shù)結(jié)束時(shí)被銷毀（調(diào)用析構(gòu)函數(shù)）。然而“創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)對(duì)象并返回它”的過程是不同的，編譯器直接把臨時(shí)對(duì)象創(chuàng)建并初始化在外部存儲(chǔ)單元中，省去了拷貝和析構(gòu)的化費(fèi)，提高了效率。

類似地，我們不要將?

return int(x + y);?//?創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)變量并返回它

寫成

int temp = x + y;

return temp;

由于內(nèi)部數(shù)據(jù)類型如int,float,double的變量不存在構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)，雖然該“臨時(shí)變量的語法”不會(huì)提高多少效率，但是程序更加簡(jiǎn)潔易讀。

6.4?其它建議

2????????【建議6-4-1】函數(shù)的功能要單一，不要設(shè)計(jì)多用途的函數(shù)。

2????????【建議6-4-2】函數(shù)體的規(guī)模要小，盡量控制在50行代碼之內(nèi)。

2????????【建議6-4-3】盡量避免函數(shù)帶有“記憶”功能。相同的輸入應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生相同的輸出。

帶有“記憶”功能的函數(shù)，其行為可能是不可預(yù)測(cè)的，因?yàn)樗男袨榭赡苋Q于某種“記憶狀態(tài)”。這樣的函數(shù)既不易理解又不利于測(cè)試和維護(hù)。在C/C++語言中，函數(shù)的static局部變量是函數(shù)的“記憶”存儲(chǔ)器。建議盡量少用static局部變量，除非必需。

2????????【建議6-4-4】不僅要檢查輸入?yún)?shù)的有效性，還要檢查通過其它途徑進(jìn)入函數(shù)體內(nèi)的變量的有效性，例如全局變量、文件句柄等。

2????????【建議6-4-5】用于出錯(cuò)處理的返回值一定要清楚，讓使用者不容易忽視或誤解錯(cuò)誤情況。

6.5?使用斷言

程序一般分為Debug版本和Release版本，Debug版本用于內(nèi)部調(diào)試，Release版本發(fā)行給用戶使用。

斷言assert是僅在Debug版本起作用的宏，它用于檢查“不應(yīng)該”發(fā)生的情況。示例6-5是一個(gè)內(nèi)存復(fù)制函數(shù)。在運(yùn)行過程中，如果assert的參數(shù)為假，那么程序就會(huì)中止（一般地還會(huì)出現(xiàn)提示對(duì)話，說明在什么地方引發(fā)了assert）。

?

?????????void?*memcpy(void *pvTo, const void *pvFrom, size_t size) { ????????assert((pvTo != NULL) && (pvFrom != NULL));?????//?使用斷言 ????????byte *pbTo = (byte *) pvTo;?????//?防止改變pvTo的地址 ????????byte *pbFrom = (byte *) pvFrom;?//?防止改變pvFrom的地址 ????????while(size -- > 0 ) ????????????*pbTo ++ = *pbFrom ++ ; ????????return pvTo; }

示例6-5?復(fù)制不重疊的內(nèi)存塊

?

assert不是一個(gè)倉促拼湊起來的宏。為了不在程序的Debug版本和Release版本引起差別，assert不應(yīng)該產(chǎn)生任何副作用。所以assert不是函數(shù)，而是宏。程序員可以把a(bǔ)ssert看成一個(gè)在任何系統(tǒng)狀態(tài)下都可以安全使用的無害測(cè)試手段。如果程序在assert處終止了，并不是說含有該assert的函數(shù)有錯(cuò)誤，而是調(diào)用者出了差錯(cuò)，assert可以幫助我們找到發(fā)生錯(cuò)誤的原因。

很少有比跟蹤到程序的斷言，卻不知道該斷言的作用更讓人沮喪的事了。你化了很多時(shí)間，不是為了排除錯(cuò)誤，而只是為了弄清楚這個(gè)錯(cuò)誤到底是什么。有的時(shí)候，程序員偶爾還會(huì)設(shè)計(jì)出有錯(cuò)誤的斷言。所以如果搞不清楚斷言檢查的是什么，就很難判斷錯(cuò)誤是出現(xiàn)在程序中，還是出現(xiàn)在斷言中。幸運(yùn)的是這個(gè)問題很好解決，只要加上清晰的注釋即可。這本是顯而易見的事情，可是很少有程序員這樣做。這好比一個(gè)人在森林里，看到樹上釘著一塊“危險(xiǎn)”的大牌子。但危險(xiǎn)到底是什么？樹要倒？有廢井？有野獸？除非告訴人們“危險(xiǎn)”是什么，否則這個(gè)警告牌難以起到積極有效的作用。難以理解的斷言常常被程序員忽略，甚至被刪除。[Maguire, p8-p30]

?

l?????????【規(guī)則6-5-1】使用斷言捕捉不應(yīng)該發(fā)生的非法情況。不要混淆非法情況與錯(cuò)誤情況之間的區(qū)別，后者是必然存在的并且是一定要作出處理的。

l?????????【規(guī)則6-5-2】在函數(shù)的入口處，使用斷言檢查參數(shù)的有效性（合法性）。

l?????????【建議6-5-1】在編寫函數(shù)時(shí)，要進(jìn)行反復(fù)的考查，并且自問：“我打算做哪些假定？”一旦確定了的假定，就要使用斷言對(duì)假定進(jìn)行檢查。

l?????????【建議6-5-2】一般教科書都鼓勵(lì)程序員們進(jìn)行防錯(cuò)設(shè)計(jì)，但要記住這種編程風(fēng)格可能會(huì)隱瞞錯(cuò)誤。當(dāng)進(jìn)行防錯(cuò)設(shè)計(jì)時(shí)，如果“不可能發(fā)生”的事情的確發(fā)生了，則要使用斷言進(jìn)行報(bào)警。

6.6?引用與指針的比較

引用是C++中的概念，初學(xué)者容易把引用和指針混淆一起。一下程序中，n是m的一個(gè)引用（reference），m是被引用物（referent）。

????int m;

????int &n = m;

n相當(dāng)于m的別名（綽號(hào)），對(duì)n的任何操作就是對(duì)m的操作。例如有人名叫王小毛，他的綽號(hào)是“三毛”。說“三毛”怎么怎么的，其實(shí)就是對(duì)王小毛說三道四。所以n既不是m的拷貝，也不是指向m的指針，其實(shí)n就是m它自己。

引用的一些規(guī)則如下：

（1）引用被創(chuàng)建的同時(shí)必須被初始化（指針則可以在任何時(shí)候被初始化）。

（2）不能有NULL引用，引用必須與合法的存儲(chǔ)單元關(guān)聯(lián)（指針則可以是NULL）。

（3）一旦引用被初始化，就不能改變引用的關(guān)系（指針則可以隨時(shí)改變所指的對(duì)象）。

????以下示例程序中，k被初始化為i的引用。語句k = j并不能將k修改成為j的引用，只是把k的值改變成為6。由于k是i的引用，所以i的值也變成了6。

????int i = 5;

????int j = 6;

????int &k = i;

????k = j;?// k和i的值都變成了6;

????上面的程序看起來象在玩文字游戲，沒有體現(xiàn)出引用的價(jià)值。引用的主要功能是傳遞函數(shù)的參數(shù)和返回值。C++語言中，函數(shù)的參數(shù)和返回值的傳遞方式有三種：值傳遞、指針傳遞和引用傳遞。

????以下是“值傳遞”的示例程序。由于Func1函數(shù)體內(nèi)的x是外部變量n的一份拷貝，改變x的值不會(huì)影響n,?所以n的值仍然是0。

????void Func1(int x)

{

????x = x + 10;

}

…

int n = 0;

????Func1(n);

????cout << “n = ” << n << endl;?// n = 0

???

以下是“指針傳遞”的示例程序。由于Func2函數(shù)體內(nèi)的x是指向外部變量n的指針，改變?cè)撝羔樀膬?nèi)容將導(dǎo)致n的值改變，所以n的值成為10。

????void Func2(int *x)

{

????(* x) = (* x) + 10;

}

…

int n = 0;

????Func2(&n);

????cout << “n = ” << n << endl;?????// n = 10

?

????以下是“引用傳遞”的示例程序。由于Func3函數(shù)體內(nèi)的x是外部變量n的引用，x和n是同一個(gè)東西，改變x等于改變n，所以n的值成為10。

????void Func3(int &x)

{

????x = x + 10;

}

…

int n = 0;

????Func3(n);

????cout << “n = ” << n << endl;?????// n = 10

?

????對(duì)比上述三個(gè)示例程序，會(huì)發(fā)現(xiàn)“引用傳遞”的性質(zhì)象“指針傳遞”，而書寫方式象“值傳遞”。實(shí)際上“引用”可以做的任何事情“指針”也都能夠做，為什么還要“引用”這東西？

答案是“用適當(dāng)?shù)墓ぞ咦銮∪缙浞值墓ぷ鳌薄?/p>

????指針能夠毫無約束地操作內(nèi)存中的如何東西，盡管指針功能強(qiáng)大，但是非常危險(xiǎn)。就象一把刀，它可以用來砍樹、裁紙、修指甲、理發(fā)等等，誰敢這樣用？

如果的確只需要借用一下某個(gè)對(duì)象的“別名”，那么就用“引用”，而不要用“指針”，以免發(fā)生意外。比如說，某人需要一份證明，本來在文件上蓋上公章的印子就行了，如果把取公章的鑰匙交給他，那么他就獲得了不該有的權(quán)利。

?

第7章?內(nèi)存管理

????歡迎進(jìn)入內(nèi)存這片雷區(qū)。偉大的Bill Gates?曾經(jīng)失言：

640K ought to be enough for everybody

—?Bill Gates 1981

程序員們經(jīng)常編寫內(nèi)存管理程序，往往提心吊膽。如果不想觸雷，唯一的解決辦法就是發(fā)現(xiàn)所有潛伏的地雷并且排除它們，躲是躲不了的。本章的內(nèi)容比一般教科書的要深入得多，讀者需細(xì)心閱讀，做到真正地通曉內(nèi)存管理。

7.1內(nèi)存分配方式

內(nèi)存分配方式有三種：

（1）???????從靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)域分配。內(nèi)存在程序編譯的時(shí)候就已經(jīng)分配好，這塊內(nèi)存在程序的整個(gè)運(yùn)行期間都存在。例如全局變量，static變量。

（2）???????在棧上創(chuàng)建。在執(zhí)行函數(shù)時(shí)，函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲(chǔ)單元都可以在棧上創(chuàng)建，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時(shí)這些存儲(chǔ)單元自動(dòng)被釋放。棧內(nèi)存分配運(yùn)算內(nèi)置于處理器的指令集中，效率很高，但是分配的內(nèi)存容量有限。

（3）???????從堆上分配，亦稱動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配。程序在運(yùn)行的時(shí)候用malloc或new申請(qǐng)任意多少的內(nèi)存，程序員自己負(fù)責(zé)在何時(shí)用free或delete釋放內(nèi)存。動(dòng)態(tài)內(nèi)存的生存期由我們決定，使用非常靈活，但問題也最多。

7.2常見的內(nèi)存錯(cuò)誤及其對(duì)策

???????發(fā)生內(nèi)存錯(cuò)誤是件非常麻煩的事情。編譯器不能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)這些錯(cuò)誤，通常是在程序運(yùn)行時(shí)才能捕捉到。而這些錯(cuò)誤大多沒有明顯的癥狀，時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，增加了改錯(cuò)的難度。有時(shí)用戶怒氣沖沖地把你找來，程序卻沒有發(fā)生任何問題，你一走，錯(cuò)誤又發(fā)作了。

常見的內(nèi)存錯(cuò)誤及其對(duì)策如下：

u???????內(nèi)存分配未成功，卻使用了它。

編程新手常犯這種錯(cuò)誤，因?yàn)樗麄儧]有意識(shí)到內(nèi)存分配會(huì)不成功。常用解決辦法是，在使用內(nèi)存之前檢查指針是否為NULL。如果指針p是函數(shù)的參數(shù)，那么在函數(shù)的入口處用assert(p!=NULL)進(jìn)行檢查。如果是用malloc或new來申請(qǐng)內(nèi)存，應(yīng)該用if(p==NULL)?或if(p!=NULL)進(jìn)行防錯(cuò)處理。

?

u???????內(nèi)存分配雖然成功，但是尚未初始化就引用它。

犯這種錯(cuò)誤主要有兩個(gè)起因：一是沒有初始化的觀念；二是誤以為內(nèi)存的缺省初值全為零，導(dǎo)致引用初值錯(cuò)誤（例如數(shù)組）。

內(nèi)存的缺省初值究竟是什么并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，盡管有些時(shí)候?yàn)榱阒?#xff0c;我們寧可信其無不可信其有。所以無論用何種方式創(chuàng)建數(shù)組，都別忘了賦初值，即便是賦零值也不可省略，不要嫌麻煩。

?

u???????內(nèi)存分配成功并且已經(jīng)初始化，但操作越過了內(nèi)存的邊界。

例如在使用數(shù)組時(shí)經(jīng)常發(fā)生下標(biāo)“多1”或者“少1”的操作。特別是在for循環(huán)語句中，循環(huán)次數(shù)很容易搞錯(cuò)，導(dǎo)致數(shù)組操作越界。

?

u???????忘記了釋放內(nèi)存，造成內(nèi)存泄露。

含有這種錯(cuò)誤的函數(shù)每被調(diào)用一次就丟失一塊內(nèi)存。剛開始時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)存充足，你看不到錯(cuò)誤。終有一次程序突然死掉，系統(tǒng)出現(xiàn)提示：內(nèi)存耗盡。

動(dòng)態(tài)內(nèi)存的申請(qǐng)與釋放必須配對(duì)，程序中malloc與free的使用次數(shù)一定要相同，否則肯定有錯(cuò)誤（new/delete同理）。

?

u???????釋放了內(nèi)存卻繼續(xù)使用它。

有三種情況：

（1）程序中的對(duì)象調(diào)用關(guān)系過于復(fù)雜，實(shí)在難以搞清楚某個(gè)對(duì)象究竟是否已經(jīng)釋放了內(nèi)存，此時(shí)應(yīng)該重新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從根本上解決對(duì)象管理的混亂局面。

（2）函數(shù)的return語句寫錯(cuò)了，注意不要返回指向“棧內(nèi)存”的“指針”或者“引用”，因?yàn)樵搩?nèi)存在函數(shù)體結(jié)束時(shí)被自動(dòng)銷毀。

（3）使用free或delete釋放了內(nèi)存后，沒有將指針設(shè)置為NULL。導(dǎo)致產(chǎn)生“野指針”。

?

l?????????【規(guī)則7-2-1】用malloc或new申請(qǐng)內(nèi)存之后，應(yīng)該立即檢查指針值是否為NULL。防止使用指針值為NULL的內(nèi)存。

l?????????【規(guī)則7-2-2】不要忘記為數(shù)組和動(dòng)態(tài)內(nèi)存賦初值。防止將未被初始化的內(nèi)存作為右值使用。

l?????????【規(guī)則7-2-3】避免數(shù)組或指針的下標(biāo)越界，特別要當(dāng)心發(fā)生“多1”或者“少1”操作。

l?????????【規(guī)則7-2-4】動(dòng)態(tài)內(nèi)存的申請(qǐng)與釋放必須配對(duì)，防止內(nèi)存泄漏。

l?????????【規(guī)則7-2-5】用free或delete釋放了內(nèi)存之后，立即將指針設(shè)置為NULL，防止產(chǎn)生“野指針”。

7.3指針與數(shù)組的對(duì)比

???????C++/C程序中，指針和數(shù)組在不少地方可以相互替換著用，讓人產(chǎn)生一種錯(cuò)覺，以為兩者是等價(jià)的。

???????數(shù)組要么在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)被創(chuàng)建（如全局?jǐn)?shù)組），要么在棧上被創(chuàng)建。數(shù)組名對(duì)應(yīng)著（而不是指向）一塊內(nèi)存，其地址與容量在生命期內(nèi)保持不變，只有數(shù)組的內(nèi)容可以改變。

指針可以隨時(shí)指向任意類型的內(nèi)存塊，它的特征是“可變”，所以我們常用指針來操作動(dòng)態(tài)內(nèi)存。指針遠(yuǎn)比數(shù)組靈活，但也更危險(xiǎn)。

下面以字符串為例比較指針與數(shù)組的特性。

?

7.3.1?修改內(nèi)容

???????示例7-3-1中，字符數(shù)組a的容量是6個(gè)字符，其內(nèi)容為hello\0。a的內(nèi)容可以改變，如a[0]= ‘X’。指針p指向常量字符串“world”（位于靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，內(nèi)容為world\0），常量字符串的內(nèi)容是不可以被修改的。從語法上看，編譯器并不覺得語句p[0]= ‘X’有什么不妥，但是該語句企圖修改常量字符串的內(nèi)容而導(dǎo)致運(yùn)行錯(cuò)誤。

?

char a[] =?“hello”; a[0] =?‘X’; cout << a << endl; char *p =?“world”;?????//?注意p指向常量字符串 p[0] =?‘X’;????????????//?編譯器不能發(fā)現(xiàn)該錯(cuò)誤 cout << p << endl;

示例7-3-1?修改數(shù)組和指針的內(nèi)容

?

7.3.2?內(nèi)容復(fù)制與比較

????不能對(duì)數(shù)組名進(jìn)行直接復(fù)制與比較。示例7-3-2中，若想把數(shù)組a的內(nèi)容復(fù)制給數(shù)組b，不能用語句?b = a?，否則將產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤。應(yīng)該用標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)strcpy進(jìn)行復(fù)制。同理，比較b和a的內(nèi)容是否相同，不能用if(b==a)?來判斷，應(yīng)該用標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)strcmp進(jìn)行比較。

????語句p = a?并不能把a(bǔ)的內(nèi)容復(fù)制指針p，而是把a(bǔ)的地址賦給了p。要想復(fù)制a的內(nèi)容，可以先用庫函數(shù)malloc為p申請(qǐng)一塊容量為strlen(a)+1個(gè)字符的內(nèi)存，再用strcpy進(jìn)行字符串復(fù)制。同理，語句if(p==a)?比較的不是內(nèi)容而是地址，應(yīng)該用庫函數(shù)strcmp來比較。

?

????//?數(shù)組… ????char a[] = "hello"; ????char b[10]; ????strcpy(b, a);???????????//?不能用???b = a; ????if(strcmp(b, a) == 0)???//?不能用?if (b == a) …

????//?指針… ????int len = strlen(a); ????char *p = (char *)malloc(sizeof(char)*(len+1)); ????strcpy(p,a);????????????//?不要用?p = a; ????if(strcmp(p, a) == 0)???//?不要用?if (p == a) …

示例7-3-2?數(shù)組和指針的內(nèi)容復(fù)制與比較

?

?

7.3.3?計(jì)算內(nèi)存容量

????用運(yùn)算符sizeof可以計(jì)算出數(shù)組的容量（字節(jié)數(shù)）。示例7-3-3（a）中，sizeof(a)的值是12（注意別忘了’\0’）。指針p指向a，但是sizeof(p)的值卻是4。這是因?yàn)閟izeof(p)得到的是一個(gè)指針變量的字節(jié)數(shù)，相當(dāng)于sizeof(char*)，而不是p所指的內(nèi)存容量。C++/C語言沒有辦法知道指針?biāo)傅膬?nèi)存容量，除非在申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)記住它。

注意當(dāng)數(shù)組作為函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行傳遞時(shí)，該數(shù)組自動(dòng)退化為同類型的指針。示例7-3-3（b）中，不論數(shù)組a的容量是多少，sizeof(a)始終等于sizeof(char *)。

?

????char a[] = "hello world"; ????char *p?= a; ????cout<< sizeof(a) << endl;???// 12字節(jié) ????cout<< sizeof(p) << endl;???// 4字節(jié)

示例7-3-3（a）?計(jì)算數(shù)組和指針的內(nèi)存容量

??????

????void Func(char a[100]) ????{ ????????cout<< sizeof(a) << endl;???// 4字節(jié)而不是100字節(jié) }

示例7-3-3（b）?數(shù)組退化為指針

7.4指針參數(shù)是如何傳遞內(nèi)存的？

???????如果函數(shù)的參數(shù)是一個(gè)指針，不要指望用該指針去申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存。示例7-4-1中，Test函數(shù)的語句GetMemory(str, 200)并沒有使str獲得期望的內(nèi)存，str依舊是NULL，為什么？

?

void GetMemory(char *p, int num) { ????p = (char *)malloc(sizeof(char) * num); }

void Test(void) { ????char *str = NULL; ????GetMemory(str, 100);????// str?仍然為?NULL? ????strcpy(str, "hello");???//?運(yùn)行錯(cuò)誤 }

示例7-4-1?試圖用指針參數(shù)申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存

?

毛病出在函數(shù)GetMemory中。編譯器總是要為函數(shù)的每個(gè)參數(shù)制作臨時(shí)副本，指針參數(shù)p的副本是?_p，編譯器使?_p = p。如果函數(shù)體內(nèi)的程序修改了_p的內(nèi)容，就導(dǎo)致參數(shù)p的內(nèi)容作相應(yīng)的修改。這就是指針可以用作輸出參數(shù)的原因。在本例中，_p申請(qǐng)了新的內(nèi)存，只是把_p所指的內(nèi)存地址改變了，但是p絲毫未變。所以函數(shù)GetMemory并不能輸出任何東西。事實(shí)上，每執(zhí)行一次GetMemory就會(huì)泄露一塊內(nèi)存，因?yàn)闆]有用free釋放內(nèi)存。

如果非得要用指針參數(shù)去申請(qǐng)內(nèi)存，那么應(yīng)該改用“指向指針的指針”，見示例7-4-2。

?

void GetMemory2(char **p, int num) { ????*p = (char *)malloc(sizeof(char) * num); }

void Test2(void) { ????char *str = NULL; ????GetMemory2(&str, 100);?//?注意參數(shù)是?&str，而不是str ????strcpy(str, "hello");?? ????cout<< str << endl; ????free(str);? }

示例7-4-2用指向指針的指針申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存

?

由于“指向指針的指針”這個(gè)概念不容易理解，我們可以用函數(shù)返回值來傳遞動(dòng)態(tài)內(nèi)存。這種方法更加簡(jiǎn)單，見示例7-4-3。

?

char *GetMemory3(int num) { ????char *p = (char *)malloc(sizeof(char) * num); ????return p; }

void Test3(void) { ????char *str = NULL; ????str = GetMemory3(100);? ????strcpy(str, "hello"); ????cout<< str << endl; ????free(str);? }

示例7-4-3?用函數(shù)返回值來傳遞動(dòng)態(tài)內(nèi)存

?

用函數(shù)返回值來傳遞動(dòng)態(tài)內(nèi)存這種方法雖然好用，但是常常有人把return語句用錯(cuò)了。這里強(qiáng)調(diào)不要用return語句返回指向“棧內(nèi)存”的指針，因?yàn)樵搩?nèi)存在函數(shù)結(jié)束時(shí)自動(dòng)消亡，見示例7-4-4。

?

char *GetString(void) { ????char p[] = "hello world"; ????return p;???//?編譯器將提出警告 }

void Test4(void) { char *str = NULL; str = GetString();?// str?的內(nèi)容是垃圾 cout<< str << endl; }

示例7-4-4 return語句返回指向“棧內(nèi)存”的指針

?

用調(diào)試器逐步跟蹤Test4，發(fā)現(xiàn)執(zhí)行str = GetString語句后str不再是NULL指針，但是str的內(nèi)容不是“hello world”而是垃圾。

如果把示例7-4-4改寫成示例7-4-5，會(huì)怎么樣？

?

char *GetString2(void) { ????char *p = "hello world"; ????return p; }

void Test5(void) { ????char *str = NULL; ????str = GetString2(); ????cout<< str << endl; }

示例7-4-5 return語句返回常量字符串

?

函數(shù)Test5運(yùn)行雖然不會(huì)出錯(cuò)，但是函數(shù)GetString2的設(shè)計(jì)概念卻是錯(cuò)誤的。因?yàn)镚etString2內(nèi)的“hello world”是常量字符串，位于靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，它在程序生命期內(nèi)恒定不變。無論什么時(shí)候調(diào)用GetString2，它返回的始終是同一個(gè)“只讀”的內(nèi)存塊。

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7.5 free和delete把指針怎么啦？

別看free和delete的名字惡狠狠的（尤其是delete），它們只是把指針?biāo)傅膬?nèi)存給釋放掉，但并沒有把指針本身干掉。

用調(diào)試器跟蹤示例7-5，發(fā)現(xiàn)指針p被free以后其地址仍然不變（非NULL），只是該地址對(duì)應(yīng)的內(nèi)存是垃圾，p成了“野指針”。如果此時(shí)不把p設(shè)置為NULL，會(huì)讓人誤以為p是個(gè)合法的指針。

如果程序比較長(zhǎng)，我們有時(shí)記不住p所指的內(nèi)存是否已經(jīng)被釋放，在繼續(xù)使用p之前，通常會(huì)用語句if (p != NULL)進(jìn)行防錯(cuò)處理。很遺憾，此時(shí)if語句起不到防錯(cuò)作用，因?yàn)榧幢鉷不是NULL指針，它也不指向合法的內(nèi)存塊。

?

????char *p = (char *) malloc(100); ????strcpy(p,?“hello”); ????free(p);????????// p?所指的內(nèi)存被釋放，但是p所指的地址仍然不變 ????… ????if(p != NULL)???//?沒有起到防錯(cuò)作用 ????{ ???????strcpy(p,?“world”);?//?出錯(cuò) }

示例7-5?p成為野指針

7.6?動(dòng)態(tài)內(nèi)存會(huì)被自動(dòng)釋放嗎？

???????函數(shù)體內(nèi)的局部變量在函數(shù)結(jié)束時(shí)自動(dòng)消亡。很多人誤以為示例7-6是正確的。理由是p是局部的指針變量，它消亡的時(shí)候會(huì)讓它所指的動(dòng)態(tài)內(nèi)存一起完蛋。這是錯(cuò)覺！

?

????void Func(void) { ????char *p = (char *) malloc(100);?//?動(dòng)態(tài)內(nèi)存會(huì)自動(dòng)釋放嗎？ }

示例7-6?試圖讓動(dòng)態(tài)內(nèi)存自動(dòng)釋放

?

????我們發(fā)現(xiàn)指針有一些“似是而非”的特征：

（1）指針消亡了，并不表示它所指的內(nèi)存會(huì)被自動(dòng)釋放。

（2）內(nèi)存被釋放了，并不表示指針會(huì)消亡或者成了NULL指針。

這表明釋放內(nèi)存并不是一件可以草率對(duì)待的事。也許有人不服氣，一定要找出可以草率行事的理由：

????如果程序終止了運(yùn)行，一切指針都會(huì)消亡，動(dòng)態(tài)內(nèi)存會(huì)被操作系統(tǒng)回收。既然如此，在程序臨終前，就可以不必釋放內(nèi)存、不必將指針設(shè)置為NULL了。終于可以偷懶而不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤了吧？

????想得美。如果別人把那段程序取出來用到其它地方怎么辦？

7.7?杜絕“野指針”

“野指針”不是NULL指針，是指向“垃圾”內(nèi)存的指針。人們一般不會(huì)錯(cuò)用NULL指針，因?yàn)橛胕f語句很容易判斷。但是“野指針”是很危險(xiǎn)的，if語句對(duì)它不起作用。

“野指針”的成因主要有兩種：

（1）指針變量沒有被初始化。任何指針變量剛被創(chuàng)建時(shí)不會(huì)自動(dòng)成為NULL指針，它的缺省值是隨機(jī)的，它會(huì)亂指一氣。所以，指針變量在創(chuàng)建的同時(shí)應(yīng)當(dāng)被初始化，要么將指針設(shè)置為NULL，要么讓它指向合法的內(nèi)存。例如

????char *p = NULL;

????char *str = (char *) malloc(100);

?

（2）指針p被free或者delete之后，沒有置為NULL，讓人誤以為p是個(gè)合法的指針。參見7.5節(jié)。

?

（3）指針操作超越了變量的作用范圍。這種情況讓人防不勝防，示例程序如下：

????class A

{??

public:

????void Func(void){ cout <<?“Func of class A”?<< endl; }

};

????void Test(void)

{

????A?*p;

????????{

????????????A?a;

????????????p = &a;?//?注意?a?的生命期

}

????????p->Func();??????// p是“野指針”

}

?

函數(shù)Test在執(zhí)行語句p->Func()時(shí)，對(duì)象a已經(jīng)消失，而p是指向a的，所以p就成了“野指針”。但奇怪的是我運(yùn)行這個(gè)程序時(shí)居然沒有出錯(cuò)，這可能與編譯器有關(guān)。

?

7.8?有了malloc/free為什么還要new/delete?？

???????malloc與free是C++/C語言的標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)，new/delete是C++的運(yùn)算符。它們都可用于申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存和釋放內(nèi)存。

對(duì)于非內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的對(duì)象而言，光用maloc/free無法滿足動(dòng)態(tài)對(duì)象的要求。對(duì)象在創(chuàng)建的同時(shí)要自動(dòng)執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)，對(duì)象在消亡之前要自動(dòng)執(zhí)行析構(gòu)函數(shù)。由于malloc/free是庫函數(shù)而不是運(yùn)算符，不在編譯器控制權(quán)限之內(nèi)，不能夠把執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的任務(wù)強(qiáng)加于malloc/free。

???????因此C++語言需要一個(gè)能完成動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配和初始化工作的運(yùn)算符new，以及一個(gè)能完成清理與釋放內(nèi)存工作的運(yùn)算符delete。注意new/delete不是庫函數(shù)。

我們先看一看malloc/free和new/delete如何實(shí)現(xiàn)對(duì)象的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理，見示例7-8。

?

class Obj { public : ????????Obj(void){ cout <<?“Initialization”?<< endl; } ~Obj(void){ cout <<?“Destroy”?<< endl; } void????Initialize(void){ cout <<?“Initialization”?<< endl; } void????Destroy(void){ cout <<?“Destroy”?<< endl; } };

void UseMallocFree(void) { ????Obj?*a = (obj *)malloc(sizeof(obj));???//?申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存 ????a->Initialize();????????????????????????//?初始化 ????//… ????a->Destroy();???//?清除工作 ????free(a);????????//?釋放內(nèi)存 }

void UseNewDelete(void) { ????Obj?*a = new Obj;?//?申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存并且初始化 ????//… ????delete a;???????????//?清除并且釋放內(nèi)存 }

示例7-8?用malloc/free和new/delete如何實(shí)現(xiàn)對(duì)象的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理

?

類Obj的函數(shù)Initialize模擬了構(gòu)造函數(shù)的功能，函數(shù)Destroy模擬了析構(gòu)函數(shù)的功能。函數(shù)UseMallocFree中，由于malloc/free不能執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)，必須調(diào)用成員函數(shù)Initialize和Destroy來完成初始化與清除工作。函數(shù)UseNewDelete則簡(jiǎn)單得多。

所以我們不要企圖用malloc/free來完成動(dòng)態(tài)對(duì)象的內(nèi)存管理，應(yīng)該用new/delete。由于內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的“對(duì)象”沒有構(gòu)造與析構(gòu)的過程，對(duì)它們而言malloc/free和new/delete是等價(jià)的。

????既然new/delete的功能完全覆蓋了malloc/free，為什么C++不把malloc/free淘汰出局呢？這是因?yàn)镃++程序經(jīng)常要調(diào)用C函數(shù)，而C程序只能用malloc/free管理動(dòng)態(tài)內(nèi)存。

如果用free釋放“new創(chuàng)建的動(dòng)態(tài)對(duì)象”，那么該對(duì)象因無法執(zhí)行析構(gòu)函數(shù)而可能導(dǎo)致程序出錯(cuò)。如果用delete釋放“malloc申請(qǐng)的動(dòng)態(tài)內(nèi)存”，理論上講程序不會(huì)出錯(cuò)，但是該程序的可讀性很差。所以new/delete必須配對(duì)使用，malloc/free也一樣。

7.9?內(nèi)存耗盡怎么辦？

???????如果在申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存時(shí)找不到足夠大的內(nèi)存塊，malloc和new將返回NULL指針，宣告內(nèi)存申請(qǐng)失敗。通常有三種方式處理“內(nèi)存耗盡”問題。

（1）判斷指針是否為NULL，如果是則馬上用return語句終止本函數(shù)。例如：

void Func(void)

{

A?*a = new A;

if(a == NULL)

{

????return;

????}

…

}

?

（2）判斷指針是否為NULL，如果是則馬上用exit(1)終止整個(gè)程序的運(yùn)行。例如：

void Func(void)

{

A?*a = new A;

if(a == NULL)

{

????cout <<?“Memory Exhausted”?<< endl;

????exit(1);

}

????…

}

?

（3）為new和malloc設(shè)置異常處理函數(shù)。例如Visual C++可以用_set_new_hander函數(shù)為new設(shè)置用戶自己定義的異常處理函數(shù)，也可以讓malloc享用與new相同的異常處理函數(shù)。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參考C++使用手冊(cè)。

?

???????上述（1）（2）方式使用最普遍。如果一個(gè)函數(shù)內(nèi)有多處需要申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存，那么方式（1）就顯得力不從心（釋放內(nèi)存很麻煩），應(yīng)該用方式（2）來處理。

很多人不忍心用exit(1)，問：“不編寫出錯(cuò)處理程序，讓操作系統(tǒng)自己解決行不行？”

???????不行。如果發(fā)生“內(nèi)存耗盡”這樣的事情，一般說來應(yīng)用程序已經(jīng)無藥可救。如果不用exit(1)?把壞程序殺死，它可能會(huì)害死操作系統(tǒng)。道理如同：如果不把歹徒擊斃，歹徒在老死之前會(huì)犯下更多的罪。

?

???????有一個(gè)很重要的現(xiàn)象要告訴大家。對(duì)于32位以上的應(yīng)用程序而言，無論怎樣使用malloc與new，幾乎不可能導(dǎo)致“內(nèi)存耗盡”。我在Windows 98下用Visual C++編寫了測(cè)試程序，見示例7-9。這個(gè)程序會(huì)無休止地運(yùn)行下去，根本不會(huì)終止。因?yàn)?2位操作系統(tǒng)支持“虛存”，內(nèi)存用完了，自動(dòng)用硬盤空間頂替。我只聽到硬盤嘎吱嘎吱地響，Window 98已經(jīng)累得對(duì)鍵盤、鼠標(biāo)毫無反應(yīng)。

我可以得出這么一個(gè)結(jié)論：對(duì)于32位以上的應(yīng)用程序，“內(nèi)存耗盡”錯(cuò)誤處理程序毫無用處。這下可把Unix和Windows程序員們樂壞了：反正錯(cuò)誤處理程序不起作用，我就不寫了，省了很多麻煩。

我不想誤導(dǎo)讀者，必須強(qiáng)調(diào)：不加錯(cuò)誤處理將導(dǎo)致程序的質(zhì)量很差，千萬不可因小失大。

?

void main(void) { ????float *p = NULL; ????while(TRUE) ????{ ????????p = new float[1000000]; ????????cout <<?“eat memory”?<< endl; ????????if(p==NULL) ????????????exit(1); ????} }

示例7-9試圖耗盡操作系統(tǒng)的內(nèi)存

7.10 malloc/free?的使用要點(diǎn)

????函數(shù)malloc的原型如下：

????????void * malloc(size_t size);

????用malloc申請(qǐng)一塊長(zhǎng)度為length的整數(shù)類型的內(nèi)存，程序如下：

????????int?*p = (int *) malloc(sizeof(int) * length);

我們應(yīng)當(dāng)把注意力集中在兩個(gè)要素上：“類型轉(zhuǎn)換”和“sizeof”。

u???????malloc返回值的類型是void *，所以在調(diào)用malloc時(shí)要顯式地進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，將void *?轉(zhuǎn)換成所需要的指針類型。

u???????malloc函數(shù)本身并不識(shí)別要申請(qǐng)的內(nèi)存是什么類型，它只關(guān)心內(nèi)存的總字節(jié)數(shù)。我們通常記不住int, float等數(shù)據(jù)類型的變量的確切字節(jié)數(shù)。例如int變量在16位系統(tǒng)下是2個(gè)字節(jié)，在32位下是4個(gè)字節(jié)；而float變量在16位系統(tǒng)下是4個(gè)字節(jié)，在32位下也是4個(gè)字節(jié)。最好用以下程序作一次測(cè)試：

cout << sizeof(char) << endl;

cout << sizeof(int) << endl;

cout << sizeof(unsigned int) << endl;

cout << sizeof(long) << endl;

cout << sizeof(unsigned long) << endl;

cout << sizeof(float) << endl;

cout << sizeof(double) << endl;

????cout << sizeof(void *) << endl;

???

????在malloc的“()”中使用sizeof運(yùn)算符是良好的風(fēng)格，但要當(dāng)心有時(shí)我們會(huì)昏了頭，寫出?p = malloc(sizeof(p))這樣的程序來。

?

u???????函數(shù)free的原型如下：

void free( void * memblock );

????為什么free函數(shù)不象malloc函數(shù)那樣復(fù)雜呢？這是因?yàn)橹羔榩的類型以及它所指的內(nèi)存的容量事先都是知道的，語句free(p)能正確地釋放內(nèi)存。如果p是NULL指針，那么free對(duì)p無論操作多少次都不會(huì)出問題。如果p不是NULL指針，那么free對(duì)p連續(xù)操作兩次就會(huì)導(dǎo)致程序運(yùn)行錯(cuò)誤。

7.11 new/delete?的使用要點(diǎn)

???????運(yùn)算符new使用起來要比函數(shù)malloc簡(jiǎn)單得多，例如：

int?*p1 = (int *)malloc(sizeof(int) * length);

int?*p2 = new int[length];

這是因?yàn)閚ew內(nèi)置了sizeof、類型轉(zhuǎn)換和類型安全檢查功能。對(duì)于非內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的對(duì)象而言，new在創(chuàng)建動(dòng)態(tài)對(duì)象的同時(shí)完成了初始化工作。如果對(duì)象有多個(gè)構(gòu)造函數(shù)，那么new的語句也可以有多種形式。例如

class Obj

{

public :

????Obj(void);??????//?無參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)

????Obj(int x);?????//?帶一個(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)

…

}

void Test(void)

{

????Obj?*a = new Obj;

????Obj?*b = new Obj(1);???//?初值為1

????…

????delete a;

????delete b;

}

如果用new創(chuàng)建對(duì)象數(shù)組，那么只能使用對(duì)象的無參數(shù)構(gòu)造函數(shù)。例如

????Obj?*objects = new Obj[100];???//?創(chuàng)建100個(gè)動(dòng)態(tài)對(duì)象

不能寫成

????Obj?*objects = new Obj[100](1);//?創(chuàng)建100個(gè)動(dòng)態(tài)對(duì)象的同時(shí)賦初值1

在用delete釋放對(duì)象數(shù)組時(shí)，留意不要丟了符號(hào)‘[]’。例如

????delete []objects;???//?正確的用法

delete objects;?//?錯(cuò)誤的用法

后者相當(dāng)于delete objects[0]，漏掉了另外99個(gè)對(duì)象。

7.12?一些心得體會(huì)

我認(rèn)識(shí)不少技術(shù)不錯(cuò)的C++/C程序員，很少有人能拍拍胸脯說通曉指針與內(nèi)存管理（包括我自己）。我最初學(xué)習(xí)C語言時(shí)特別怕指針，導(dǎo)致我開發(fā)第一個(gè)應(yīng)用軟件（約1萬行C代碼）時(shí)沒有使用一個(gè)指針，全用數(shù)組來頂替指針，實(shí)在蠢笨得過分。躲避指針不是辦法，后來我改寫了這個(gè)軟件，代碼量縮小到原先的一半。

我的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)是：

（1）越是怕指針，就越要使用指針。不會(huì)正確使用指針，肯定算不上是合格的程序員。

（2）必須養(yǎng)成“使用調(diào)試器逐步跟蹤程序”的習(xí)慣，只有這樣才能發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)。

?

第8章?C++函數(shù)的高級(jí)特性

對(duì)比于C語言的函數(shù)，C++增加了重載（overloaded）、內(nèi)聯(lián)（inline）、const和virtual四種新機(jī)制。其中重載和內(nèi)聯(lián)機(jī)制既可用于全局函數(shù)也可用于類的成員函數(shù)，const與virtual機(jī)制僅用于類的成員函數(shù)。

???????重載和內(nèi)聯(lián)肯定有其好處才會(huì)被C++語言采納，但是不可以當(dāng)成免費(fèi)的午餐而濫用。本章將探究重載和內(nèi)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)與局限性，說明什么情況下應(yīng)該采用、不該采用以及要警惕錯(cuò)用。

8.1?函數(shù)重載的概念

8.1.1?重載的起源

????自然語言中，一個(gè)詞可以有許多不同的含義，即該詞被重載了。人們可以通過上下文來判斷該詞到底是哪種含義。“詞的重載”可以使語言更加簡(jiǎn)練。例如“吃飯”的含義十分廣泛，人們沒有必要每次非得說清楚具體吃什么不可。別迂腐得象孔已己，說茴香豆的茴字有四種寫法。

????在C++程序中，可以將語義、功能相似的幾個(gè)函數(shù)用同一個(gè)名字表示，即函數(shù)重載。這樣便于記憶，提高了函數(shù)的易用性，這是C++語言采用重載機(jī)制的一個(gè)理由。例如示例8-1-1中的函數(shù)EatBeef,EatFish,EatChicken可以用同一個(gè)函數(shù)名Eat表示，用不同類型的參數(shù)加以區(qū)別。

?

? void EatBeef(…);???????//?可以改為?????void Eat(Beef …); void EatFish(…);???????//?可以改為?????void Eat(Fish …); void EatChicken(…);????//?可以改為?????void Eat(Chicken …); ?

示例8-1-1?重載函數(shù)Eat

?

????C++語言采用重載機(jī)制的另一個(gè)理由是：類的構(gòu)造函數(shù)需要重載機(jī)制。因?yàn)镃++規(guī)定構(gòu)造函數(shù)與類同名（請(qǐng)參見第9章），構(gòu)造函數(shù)只能有一個(gè)名字。如果想用幾種不同的方法創(chuàng)建對(duì)象該怎么辦？別無選擇，只能用重載機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。所以類可以有多個(gè)同名的構(gòu)造函數(shù)。

?

8.1.2?重載是如何實(shí)現(xiàn)的？

????幾個(gè)同名的重載函數(shù)仍然是不同的函數(shù)，它們是如何區(qū)分的呢？我們自然想到函數(shù)接口的兩個(gè)要素：參數(shù)與返回值。

如果同名函數(shù)的參數(shù)不同（包括類型、順序不同），那么容易區(qū)別出它們是不同的函數(shù)。

如果同名函數(shù)僅僅是返回值類型不同，有時(shí)可以區(qū)分，有時(shí)卻不能。例如：

void Function(void);

int?Function (void);

上述兩個(gè)函數(shù)，第一個(gè)沒有返回值，第二個(gè)的返回值是int類型。如果這樣調(diào)用函數(shù)：

????int?x = Function ();

則可以判斷出Function是第二個(gè)函數(shù)。問題是在C++/C程序中，我們可以忽略函數(shù)的返回值。在這種情況下，編譯器和程序員都不知道哪個(gè)Function函數(shù)被調(diào)用。

????所以只能靠參數(shù)而不能靠返回值類型的不同來區(qū)分重載函數(shù)。編譯器根據(jù)參數(shù)為每個(gè)重載函數(shù)產(chǎn)生不同的內(nèi)部標(biāo)識(shí)符。例如編譯器為示例8-1-1中的三個(gè)Eat函數(shù)產(chǎn)生象_eat_beef、_eat_fish、_eat_chicken之類的內(nèi)部標(biāo)識(shí)符（不同的編譯器可能產(chǎn)生不同風(fēng)格的內(nèi)部標(biāo)識(shí)符）。

?

如果C++程序要調(diào)用已經(jīng)被編譯后的C函數(shù)，該怎么辦？

假設(shè)某個(gè)C函數(shù)的聲明如下：

void foo(int x, int y);

該函數(shù)被C編譯器編譯后在庫中的名字為_foo，而C++編譯器則會(huì)產(chǎn)生像_foo_int_int之類的名字用來支持函數(shù)重載和類型安全連接。由于編譯后的名字不同，C++程序不能直接調(diào)用C函數(shù)。C++提供了一個(gè)C連接交換指定符號(hào)extern“C”來解決這個(gè)問題。例如：

extern “C”

{

???void foo(int x, int y);

???… //?其它函數(shù)

}

或者寫成

extern “C”

{

???#include “myheader.h”

???… //?其它C頭文件

}

這就告訴C++編譯譯器，函數(shù)foo是個(gè)C連接，應(yīng)該到庫中找名字_foo而不是找_foo_int_int。C++編譯器開發(fā)商已經(jīng)對(duì)C標(biāo)準(zhǔn)庫的頭文件作了extern“C”處理，所以我們可以用＃include?直接引用這些頭文件。

?

????注意并不是兩個(gè)函數(shù)的名字相同就能構(gòu)成重載。全局函數(shù)和類的成員函數(shù)同名不算重載，因?yàn)楹瘮?shù)的作用域不同。例如：

????void Print(…);?????//?全局函數(shù)

????class A

????{…

????????void Print(…);?//?成員函數(shù)

????}

????不論兩個(gè)Print函數(shù)的參數(shù)是否不同，如果類的某個(gè)成員函數(shù)要調(diào)用全局函數(shù)Print，為了與成員函數(shù)Print區(qū)別，全局函數(shù)被調(diào)用時(shí)應(yīng)加‘::’標(biāo)志。如

????::Print(…);????//?表示Print是全局函數(shù)而非成員函數(shù)

?

8.1.3?當(dāng)心隱式類型轉(zhuǎn)換導(dǎo)致重載函數(shù)產(chǎn)生二義性

????示例8-1-3中，第一個(gè)output函數(shù)的參數(shù)是int類型，第二個(gè)output函數(shù)的參數(shù)是float類型。由于數(shù)字本身沒有類型，將數(shù)字當(dāng)作參數(shù)時(shí)將自動(dòng)進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換（稱為隱式類型轉(zhuǎn)換）。語句output(0.5)將產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤，因?yàn)榫幾g器不知道該將0.5轉(zhuǎn)換成int還是float類型的參數(shù)。隱式類型轉(zhuǎn)換在很多地方可以簡(jiǎn)化程序的書寫，但是也可能留下隱患。

?

# include <iostream.h> void output( int x);????//?函數(shù)聲明 void output( float x);?//?函數(shù)聲明 ? void output( int x) { ????cout << " output int " << x << endl ; } ? void output( float x) { ????cout << " output float " << x << endl ; } ? void main(void) { ????int???x = 1; ????float y = 1.0; ????output(x);??????????// output int 1 ????output(y);??????????// output float 1 ????output(1);??????????// output int 1 //?output(0.5);????????// error! ambiguous call,?因?yàn)樽詣?dòng)類型轉(zhuǎn)換 ????output(int(0.5));???// output int 0 ????output(float(0.5));?// output float 0.5 }

示例8-1-3?隱式類型轉(zhuǎn)換導(dǎo)致重載函數(shù)產(chǎn)生二義性

?

8.2?成員函數(shù)的重載、覆蓋與隱藏

????成員函數(shù)的重載、覆蓋（override）與隱藏很容易混淆，C++程序員必須要搞清楚概念，否則錯(cuò)誤將防不勝防。

?

8.2.1?重載與覆蓋

????成員函數(shù)被重載的特征：

（1）相同的范圍（在同一個(gè)類中）；

（2）函數(shù)名字相同；

（3）參數(shù)不同；

（4）virtual關(guān)鍵字可有可無。

????覆蓋是指派生類函數(shù)覆蓋基類函數(shù)，特征是：

（1）不同的范圍（分別位于派生類與基類）；

（2）函數(shù)名字相同；

（3）參數(shù)相同；

（4）基類函數(shù)必須有virtual關(guān)鍵字。

????示例8-2-1中，函數(shù)Base::f(int)與Base::f(float)相互重載，而Base::g(void)被Derived::g(void)覆蓋。

?

#include <iostream.h> ????class Base { public: ?????????????void f(int x){ cout << "Base::f(int) " << x << endl; } void f(float x){ cout << "Base::f(float) " << x << endl; } ?????virtual void g(void){ cout << "Base::g(void)" << endl;} }; ?

????class Derived : public Base { public: ?????virtual void g(void){ cout << "Derived::g(void)" << endl;} }; ?

????void main(void) ????{ ?????Derived?d; ?????Base *pb = &d; ?????pb->f(42);????????// Base::f(int) 42 ?????pb->f(3.14f);?????// Base::f(float) 3.14 ?????pb->g();??????????// Derived::g(void) }

示例8-2-1成員函數(shù)的重載和覆蓋

???

8.2.2?令人迷惑的隱藏規(guī)則

????本來僅僅區(qū)別重載與覆蓋并不算困難，但是C++的隱藏規(guī)則使問題復(fù)雜性陡然增加。這里“隱藏”是指派生類的函數(shù)屏蔽了與其同名的基類函數(shù)，規(guī)則如下：

（1）如果派生類的函數(shù)與基類的函數(shù)同名，但是參數(shù)不同。此時(shí)，不論有無virtual關(guān)鍵字，基類的函數(shù)將被隱藏（注意別與重載混淆）。

（2）如果派生類的函數(shù)與基類的函數(shù)同名，并且參數(shù)也相同，但是基類函數(shù)沒有virtual關(guān)鍵字。此時(shí)，基類的函數(shù)被隱藏（注意別與覆蓋混淆）。

????示例程序8-2-2（a）中：

（1）函數(shù)Derived::f(float)覆蓋了Base::f(float)。

（2）函數(shù)Derived::g(int)隱藏了Base::g(float)，而不是重載。

（3）函數(shù)Derived::h(float)隱藏了Base::h(float)，而不是覆蓋。

?

#include <iostream.h> ????class Base { public: ????virtual?void f(float x){ cout << "Base::f(float) " << x << endl; } void g(float x){ cout << "Base::g(float) " << x << endl; } ????????????void h(float x){ cout << "Base::h(float) " << x << endl; } };

????class Derived : public Base { public: ????virtual?void f(float x){ cout << "Derived::f(float) " << x << endl; } void g(int x){ cout << "Derived::g(int) " << x << endl; } ????????????void h(float x){ cout << "Derived::h(float) " << x << endl; } };

示例8-2-2（a）成員函數(shù)的重載、覆蓋和隱藏

?

????據(jù)作者考察，很多C++程序員沒有意識(shí)到有“隱藏”這回事。由于認(rèn)識(shí)不夠深刻，“隱藏”的發(fā)生可謂神出鬼沒，常常產(chǎn)生令人迷惑的結(jié)果。

示例8-2-2（b）中，bp和dp指向同一地址，按理說運(yùn)行結(jié)果應(yīng)該是相同的，可事實(shí)并非這樣。

?

void main(void) { Derived?d; Base *pb = &d; Derived *pd = &d; // Good : behavior depends solely on type of the object pb->f(3.14f);?// Derived::f(float) 3.14 pd->f(3.14f);?// Derived::f(float) 3.14 ? // Bad : behavior depends on type of the pointer pb->g(3.14f);?// Base::g(float) 3.14 pd->g(3.14f);?// Derived::g(int) 3????????(surprise!) ? // Bad : behavior depends on type of the pointer pb->h(3.14f);?// Base::h(float) 3.14??????(surprise!) pd->h(3.14f);?// Derived::h(float) 3.14 }

示例8-2-2（b） 重載、覆蓋和隱藏的比較

8.2.3?擺脫隱藏

????隱藏規(guī)則引起了不少麻煩。示例8-2-3程序中，語句pd->f(10)的本意是想調(diào)用函數(shù)Base::f(int)，但是Base::f(int)不幸被Derived::f(char *)隱藏了。由于數(shù)字10不能被隱式地轉(zhuǎn)化為字符串，所以在編譯時(shí)出錯(cuò)。

?

class Base { public: void f(int x); };

class Derived : public Base { public: void f(char *str); };

void Test(void) { Derived *pd = new Derived; pd->f(10);????// error }

示例8-2-3?由于隱藏而導(dǎo)致錯(cuò)誤

?

????從示例8-2-3看來，隱藏規(guī)則似乎很愚蠢。但是隱藏規(guī)則至少有兩個(gè)存在的理由：

u???????寫語句pd->f(10)的人可能真的想調(diào)用Derived::f(char *)函數(shù)，只是他誤將參數(shù)寫錯(cuò)了。有了隱藏規(guī)則，編譯器就可以明確指出錯(cuò)誤，這未必不是好事。否則，編譯器會(huì)靜悄悄地將錯(cuò)就錯(cuò)，程序員將很難發(fā)現(xiàn)這個(gè)錯(cuò)誤，流下禍根。

u???????假如類Derived有多個(gè)基類（多重繼承），有時(shí)搞不清楚哪些基類定義了函數(shù)f。如果沒有隱藏規(guī)則，那么pd->f(10)可能會(huì)調(diào)用一個(gè)出乎意料的基類函數(shù)f。盡管隱藏規(guī)則看起來不怎么有道理，但它的確能消滅這些意外。

?

示例8-2-3中，如果語句pd->f(10)一定要調(diào)用函數(shù)Base::f(int)，那么將類Derived修改為如下即可。

class Derived : public Base

{

public:

void f(char *str);

void f(int x) { Base::f(x); }

};

8.3?參數(shù)的缺省值

有一些參數(shù)的值在每次函數(shù)調(diào)用時(shí)都相同，書寫這樣的語句會(huì)使人厭煩。C++語言采用參數(shù)的缺省值使書寫變得簡(jiǎn)潔（在編譯時(shí)，缺省值由編譯器自動(dòng)插入）。

????參數(shù)缺省值的使用規(guī)則：

l?????????【規(guī)則8-3-1】參數(shù)缺省值只能出現(xiàn)在函數(shù)的聲明中，而不能出現(xiàn)在定義體中。

例如：

????void Foo(int x=0, int y=0);?//?正確，缺省值出現(xiàn)在函數(shù)的聲明中

?

????void Foo(int x=0, int y=0)?????//?錯(cuò)誤，缺省值出現(xiàn)在函數(shù)的定義體中

????{

…

????}

為什么會(huì)這樣？我想是有兩個(gè)原因：一是函數(shù)的實(shí)現(xiàn)（定義）本來就與參數(shù)是否有缺省值無關(guān)，所以沒有必要讓缺省值出現(xiàn)在函數(shù)的定義體中。二是參數(shù)的缺省值可能會(huì)改動(dòng)，顯然修改函數(shù)的聲明比修改函數(shù)的定義要方便。

?

l?????????【規(guī)則8-3-2】如果函數(shù)有多個(gè)參數(shù)，參數(shù)只能從后向前挨個(gè)兒缺省，否則將導(dǎo)致函數(shù)調(diào)用語句怪模怪樣。

正確的示例如下：

void Foo(int x, int y=0, int z=0);

錯(cuò)誤的示例如下：

void Foo(int x=0, int y, int z=0);?

?

要注意，使用參數(shù)的缺省值并沒有賦予函數(shù)新的功能，僅僅是使書寫變得簡(jiǎn)潔一些。它可能會(huì)提高函數(shù)的易用性，但是也可能會(huì)降低函數(shù)的可理解性。所以我們只能適當(dāng)?shù)厥褂脜?shù)的缺省值，要防止使用不當(dāng)產(chǎn)生負(fù)面效果。示例8-3-2中，不合理地使用參數(shù)的缺省值將導(dǎo)致重載函數(shù)output產(chǎn)生二義性。

?

#include <iostream.h> void output( int x); void output( int x, float y=0.0); ?

void output( int x) { ????cout << " output int " << x << endl ; } ?

void output( int x, float y) { ????cout << " output int " << x << " and float " << y << endl ; } ?

void main(void) { ????int x=1; ????float y=0.5; //?output(x);??????????// error! ambiguous call ????output(x,y);????????// output int 1 and float 0.5 } ?

示例8-3-2?參數(shù)的缺省值將導(dǎo)致重載函數(shù)產(chǎn)生二義性

8.4?運(yùn)算符重載

8.4.1?概念

????在C++語言中，可以用關(guān)鍵字operator加上運(yùn)算符來表示函數(shù)，叫做運(yùn)算符重載。例如兩個(gè)復(fù)數(shù)相加函數(shù)：

????Complex Add(const Complex &a, const Complex &b);

可以用運(yùn)算符重載來表示：

????Complex operator +(const Complex &a, const Complex &b);

????運(yùn)算符與普通函數(shù)在調(diào)用時(shí)的不同之處是：對(duì)于普通函數(shù)，參數(shù)出現(xiàn)在圓括號(hào)內(nèi)；而對(duì)于運(yùn)算符，參數(shù)出現(xiàn)在其左、右側(cè)。例如

????Complex a, b, c;

????…

????c = Add(a, b);?//?用普通函數(shù)

????c = a + b;??????//?用運(yùn)算符?+

????如果運(yùn)算符被重載為全局函數(shù)，那么只有一個(gè)參數(shù)的運(yùn)算符叫做一元運(yùn)算符，有兩個(gè)參數(shù)的運(yùn)算符叫做二元運(yùn)算符。

????如果運(yùn)算符被重載為類的成員函數(shù)，那么一元運(yùn)算符沒有參數(shù)，二元運(yùn)算符只有一個(gè)右側(cè)參數(shù)，因?yàn)閷?duì)象自己成了左側(cè)參數(shù)。

????從語法上講，運(yùn)算符既可以定義為全局函數(shù)，也可以定義為成員函數(shù)。文獻(xiàn)[Murray , p44-p47]對(duì)此問題作了較多的闡述，并總結(jié)了表8-4-1的規(guī)則。

?

運(yùn)算符	規(guī)則
所有的一元運(yùn)算符	建議重載為成員函數(shù)
= () [] ->	只能重載為成員函數(shù)
+= -= /= *= &= |= ~= %= >>= <<=	建議重載為成員函數(shù)
所有其它運(yùn)算符	建議重載為全局函數(shù)

表8-4-1?運(yùn)算符的重載規(guī)則

?

由于C++語言支持函數(shù)重載，才能將運(yùn)算符當(dāng)成函數(shù)來用，C語言就不行。我們要以平常心來對(duì)待運(yùn)算符重載：

（1）不要過分擔(dān)心自己不會(huì)用，它的本質(zhì)仍然是程序員們熟悉的函數(shù)。

（2）不要過分熱心地使用，如果它不能使代碼變得更加易讀易寫，那就別用，否則會(huì)自找麻煩。

?

8.4.2?不能被重載的運(yùn)算符

????在C++運(yùn)算符集合中，有一些運(yùn)算符是不允許被重載的。這種限制是出于安全方面的考慮，可防止錯(cuò)誤和混亂。

（1）不能改變C++內(nèi)部數(shù)據(jù)類型（如int,float等）的運(yùn)算符。

（2）不能重載‘.’，因?yàn)椤?’在類中對(duì)任何成員都有意義，已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)用法。

（3）不能重載目前C++運(yùn)算符集合中沒有的符號(hào)，如#,@,$等。原因有兩點(diǎn)，一是難以理解，二是難以確定優(yōu)先級(jí)。

（4）對(duì)已經(jīng)存在的運(yùn)算符進(jìn)行重載時(shí)，不能改變優(yōu)先級(jí)規(guī)則，否則將引起混亂。

8.5?函數(shù)內(nèi)聯(lián)

8.5.1?用內(nèi)聯(lián)取代宏代碼

????C++?語言支持函數(shù)內(nèi)聯(lián)，其目的是為了提高函數(shù)的執(zhí)行效率（速度）。

????在C程序中，可以用宏代碼提高執(zhí)行效率。宏代碼本身不是函數(shù)，但使用起來象函數(shù)。預(yù)處理器用復(fù)制宏代碼的方式代替函數(shù)調(diào)用，省去了參數(shù)壓棧、生成匯編語言的CALL調(diào)用、返回參數(shù)、執(zhí)行return等過程，從而提高了速度。使用宏代碼最大的缺點(diǎn)是容易出錯(cuò)，預(yù)處理器在復(fù)制宏代碼時(shí)常常產(chǎn)生意想不到的邊際效應(yīng)。例如

????#define MAX(a, b)???????(a) > (b) ? (a) : (b)

語句

result = MAX(i, j) + 2 ;

將被預(yù)處理器解釋為

????result = (i) > (j) ? (i) : (j) + 2 ;

由于運(yùn)算符‘+’比運(yùn)算符‘:’的優(yōu)先級(jí)高，所以上述語句并不等價(jià)于期望的

????result = ( (i) > (j) ? (i) : (j) ) + 2 ;

如果把宏代碼改寫為

????#define MAX(a, b)???????( (a) > (b) ? (a) : (b) )

則可以解決由優(yōu)先級(jí)引起的錯(cuò)誤。但是即使使用修改后的宏代碼也不是萬無一失的，例如語句?

result = MAX(i++, j);

將被預(yù)處理器解釋為

????result = (i++) > (j) ? (i++) : (j);

????對(duì)于C++?而言，使用宏代碼還有另一種缺點(diǎn)：無法操作類的私有數(shù)據(jù)成員。

?

讓我們看看C++?的“函數(shù)內(nèi)聯(lián)”是如何工作的。對(duì)于任何內(nèi)聯(lián)函數(shù)，編譯器在符號(hào)表里放入函數(shù)的聲明（包括名字、參數(shù)類型、返回值類型）。如果編譯器沒有發(fā)現(xiàn)內(nèi)聯(lián)函數(shù)存在錯(cuò)誤，那么該函數(shù)的代碼也被放入符號(hào)表里。在調(diào)用一個(gè)內(nèi)聯(lián)函數(shù)時(shí)，編譯器首先檢查調(diào)用是否正確（進(jìn)行類型安全檢查，或者進(jìn)行自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換，當(dāng)然對(duì)所有的函數(shù)都一樣）。如果正確，內(nèi)聯(lián)函數(shù)的代碼就會(huì)直接替換函數(shù)調(diào)用，于是省去了函數(shù)調(diào)用的開銷。這個(gè)過程與預(yù)處理有顯著的不同，因?yàn)轭A(yù)處理器不能進(jìn)行類型安全檢查，或者進(jìn)行自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換。假如內(nèi)聯(lián)函數(shù)是成員函數(shù)，對(duì)象的地址（this）會(huì)被放在合適的地方，這也是預(yù)處理器辦不到的。

C++?語言的函數(shù)內(nèi)聯(lián)機(jī)制既具備宏代碼的效率，又增加了安全性，而且可以自由操作類的數(shù)據(jù)成員。所以在C++?程序中，應(yīng)該用內(nèi)聯(lián)函數(shù)取代所有宏代碼，“斷言assert”恐怕是唯一的例外。assert是僅在Debug版本起作用的宏，它用于檢查“不應(yīng)該”發(fā)生的情況。為了不在程序的Debug版本和Release版本引起差別，assert不應(yīng)該產(chǎn)生任何副作用。如果assert是函數(shù)，由于函數(shù)調(diào)用會(huì)引起內(nèi)存、代碼的變動(dòng)，那么將導(dǎo)致Debug版本與Release版本存在差異。所以assert不是函數(shù)，而是宏。（參見6.5節(jié)“使用斷言”）

?

8.5.2?內(nèi)聯(lián)函數(shù)的編程風(fēng)格

????關(guān)鍵字inline必須與函數(shù)定義體放在一起才能使函數(shù)成為內(nèi)聯(lián)，僅將inline放在函數(shù)聲明前面不起任何作用。如下風(fēng)格的函數(shù)Foo不能成為內(nèi)聯(lián)函數(shù)：

????inline void Foo(int x, int y); // inline僅與函數(shù)聲明放在一起

????void Foo(int x, int y)

????{

????????…

????}

而如下風(fēng)格的函數(shù)Foo則成為內(nèi)聯(lián)函數(shù)：

????void Foo(int x, int y);????

????inline void Foo(int x, int y)???// inline與函數(shù)定義體放在一起

????{

????????…

????}

????所以說，inline是一種“用于實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵字”，而不是一種“用于聲明的關(guān)鍵字”。一般地，用戶可以閱讀函數(shù)的聲明，但是看不到函數(shù)的定義。盡管在大多數(shù)教科書中內(nèi)聯(lián)函數(shù)的聲明、定義體前面都加了inline關(guān)鍵字，但我認(rèn)為inline不應(yīng)該出現(xiàn)在函數(shù)的聲明中。這個(gè)細(xì)節(jié)雖然不會(huì)影響函數(shù)的功能，但是體現(xiàn)了高質(zhì)量C++/C程序設(shè)計(jì)風(fēng)格的一個(gè)基本原則：聲明與定義不可混為一談，用戶沒有必要、也不應(yīng)該知道函數(shù)是否需要內(nèi)聯(lián)。

????定義在類聲明之中的成員函數(shù)將自動(dòng)地成為內(nèi)聯(lián)函數(shù)，例如

????class A

????{

public:

????????void Foo(int x, int y) { … } ?//?自動(dòng)地成為內(nèi)聯(lián)函數(shù)

????}

將成員函數(shù)的定義體放在類聲明之中雖然能帶來書寫上的方便，但不是一種良好的編程風(fēng)格，上例應(yīng)該改成：

????//?頭文件

class A

????{

public:

????????void Foo(int x, int y)；

????}

????//?定義文件

????inline void A::Foo(int x, int y)

{

…

}

?

8.5.3?慎用內(nèi)聯(lián)

????內(nèi)聯(lián)能提高函數(shù)的執(zhí)行效率，為什么不把所有的函數(shù)都定義成內(nèi)聯(lián)函數(shù)？

????如果所有的函數(shù)都是內(nèi)聯(lián)函數(shù)，還用得著“內(nèi)聯(lián)”這個(gè)關(guān)鍵字嗎？

????內(nèi)聯(lián)是以代碼膨脹（復(fù)制）為代價(jià)，僅僅省去了函數(shù)調(diào)用的開銷，從而提高函數(shù)的執(zhí)行效率。如果執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)代碼的時(shí)間，相比于函數(shù)調(diào)用的開銷較大，那么效率的收獲會(huì)很少。另一方面，每一處內(nèi)聯(lián)函數(shù)的調(diào)用都要復(fù)制代碼，將使程序的總代碼量增大，消耗更多的內(nèi)存空間。以下情況不宜使用內(nèi)聯(lián)：

（1）如果函數(shù)體內(nèi)的代碼比較長(zhǎng)，使用內(nèi)聯(lián)將導(dǎo)致內(nèi)存消耗代價(jià)較高。

（2）如果函數(shù)體內(nèi)出現(xiàn)循環(huán)，那么執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)代碼的時(shí)間要比函數(shù)調(diào)用的開銷大。

????類的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)容易讓人誤解成使用內(nèi)聯(lián)更有效。要當(dāng)心構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)可能會(huì)隱藏一些行為，如“偷偷地”執(zhí)行了基類或成員對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。所以不要隨便地將構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的定義體放在類聲明中。

一個(gè)好的編譯器將會(huì)根據(jù)函數(shù)的定義體，自動(dòng)地取消不值得的內(nèi)聯(lián)（這進(jìn)一步說明了inline不應(yīng)該出現(xiàn)在函數(shù)的聲明中）。

8.6?一些心得體會(huì)

????C++?語言中的重載、內(nèi)聯(lián)、缺省參數(shù)、隱式轉(zhuǎn)換等機(jī)制展現(xiàn)了很多優(yōu)點(diǎn)，但是這些優(yōu)點(diǎn)的背后都隱藏著一些隱患。正如人們的飲食，少食和暴食都不可取，應(yīng)當(dāng)恰到好處。我們要辨證地看待C++的新機(jī)制，應(yīng)該恰如其分地使用它們。雖然這會(huì)使我們編程時(shí)多費(fèi)一些心思，少了一些痛快，但這才是編程的藝術(shù)。

?

第9章?類的構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)與賦值函數(shù)

構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)與賦值函數(shù)是每個(gè)類最基本的函數(shù)。它們太普通以致讓人容易麻痹大意，其實(shí)這些貌似簡(jiǎn)單的函數(shù)就象沒有頂蓋的下水道那樣危險(xiǎn)。

???????每個(gè)類只有一個(gè)析構(gòu)函數(shù)和一個(gè)賦值函數(shù)，但可以有多個(gè)構(gòu)造函數(shù)（包含一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)，其它的稱為普通構(gòu)造函數(shù)）。對(duì)于任意一個(gè)類A，如果不想編寫上述函數(shù)，C++編譯器將自動(dòng)為A產(chǎn)生四個(gè)缺省的函數(shù)，如

????A(void);????????????????????//?缺省的無參數(shù)構(gòu)造函數(shù)

????A(const A &a);??????????????//?缺省的拷貝構(gòu)造函數(shù)

????~A(void);???????????????????//?缺省的析構(gòu)函數(shù)

????A & operate =(const A &a);?//?缺省的賦值函數(shù)

?

這不禁讓人疑惑，既然能自動(dòng)生成函數(shù)，為什么還要程序員編寫？

原因如下：

（1）如果使用“缺省的無參數(shù)構(gòu)造函數(shù)”和“缺省的析構(gòu)函數(shù)”，等于放棄了自主“初始化”和“清除”的機(jī)會(huì)，C++發(fā)明人Stroustrup的好心好意白費(fèi)了。

（2）“缺省的拷貝構(gòu)造函數(shù)”和“缺省的賦值函數(shù)”均采用“位拷貝”而非“值拷貝”的方式來實(shí)現(xiàn)，倘若類中含有指針變量，這兩個(gè)函數(shù)注定將出錯(cuò)。

??????

對(duì)于那些沒有吃夠苦頭的C++程序員，如果他說編寫構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)與賦值函數(shù)很容易，可以不用動(dòng)腦筋，表明他的認(rèn)識(shí)還比較膚淺，水平有待于提高。

本章以類String的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為例，深入闡述被很多教科書忽視了的道理。String的結(jié)構(gòu)如下：

????class String

????{

?????public:

????????String(const char *str = NULL);?//?普通構(gòu)造函數(shù)

????????String(const String &other);????//?拷貝構(gòu)造函數(shù)

????????~ String(void);?????????????????//?析構(gòu)函數(shù)

????????String & operate =(const String &other);????//?賦值函數(shù)

?????private:

????????char??*m_data;????????????????//?用于保存字符串

????};

9.1?構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)的起源

???????作為比C更先進(jìn)的語言，C++提供了更好的機(jī)制來增強(qiáng)程序的安全性。C++編譯器具有嚴(yán)格的類型安全檢查功能，它幾乎能找出程序中所有的語法問題，這的確幫了程序員的大忙。但是程序通過了編譯檢查并不表示錯(cuò)誤已經(jīng)不存在了，在“錯(cuò)誤”的大家庭里，“語法錯(cuò)誤”的地位只能算是小弟弟。級(jí)別高的錯(cuò)誤通常隱藏得很深，就象狡猾的罪犯，想逮住他可不容易。

???????根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，不少難以察覺的程序錯(cuò)誤是由于變量沒有被正確初始化或清除造成的，而初始化和清除工作很容易被人遺忘。Stroustrup在設(shè)計(jì)C++語言時(shí)充分考慮了這個(gè)問題并很好地予以解決：把對(duì)象的初始化工作放在構(gòu)造函數(shù)中，把清除工作放在析構(gòu)函數(shù)中。當(dāng)對(duì)象被創(chuàng)建時(shí)，構(gòu)造函數(shù)被自動(dòng)執(zhí)行。當(dāng)對(duì)象消亡時(shí)，析構(gòu)函數(shù)被自動(dòng)執(zhí)行。這下就不用擔(dān)心忘了對(duì)象的初始化和清除工作。

???????構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)的名字不能隨便起，必須讓編譯器認(rèn)得出才可以被自動(dòng)執(zhí)行。Stroustrup的命名方法既簡(jiǎn)單又合理：讓構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)與類同名，由于析構(gòu)函數(shù)的目的與構(gòu)造函數(shù)的相反，就加前綴‘~’以示區(qū)別。

除了名字外，構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)的另一個(gè)特別之處是沒有返回值類型，這與返回值類型為void的函數(shù)不同。構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)的使命非常明確，就象出生與死亡，光溜溜地來光溜溜地去。如果它們有返回值類型，那么編譯器將不知所措。為了防止節(jié)外生枝，干脆規(guī)定沒有返回值類型。（以上典故參考了文獻(xiàn)[Eekel, p55-p56]）

9.2?構(gòu)造函數(shù)的初始化表

???????構(gòu)造函數(shù)有個(gè)特殊的初始化方式叫“初始化表達(dá)式表”（簡(jiǎn)稱初始化表）。初始化表位于函數(shù)參數(shù)表之后，卻在函數(shù)體?{}?之前。這說明該表里的初始化工作發(fā)生在函數(shù)體內(nèi)的任何代碼被執(zhí)行之前。

???????構(gòu)造函數(shù)初始化表的使用規(guī)則：

u???????如果類存在繼承關(guān)系，派生類必須在其初始化表里調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)。

例如

????class A

????{…

????????A(int x);???????// A的構(gòu)造函數(shù)

};?

????class B : public A

????{…

????????B(int x, int y);// B的構(gòu)造函數(shù)

????};

????B::B(int x, int y)

?????: A(x)?????????????//?在初始化表里調(diào)用A的構(gòu)造函數(shù)

????{

?????…

}??

u???????類的const常量只能在初始化表里被初始化，因?yàn)樗荒茉诤瘮?shù)體內(nèi)用賦值的方式來初始化（參見5.4節(jié)）。

u???????類的數(shù)據(jù)成員的初始化可以采用初始化表或函數(shù)體內(nèi)賦值兩種方式，這兩種方式的效率不完全相同。

????非內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的成員對(duì)象應(yīng)當(dāng)采用第一種方式初始化，以獲取更高的效率。例如

????class A

{…

????A(void);????????????????//?無參數(shù)構(gòu)造函數(shù)

????A(const A &other);??????//?拷貝構(gòu)造函數(shù)

????A & operate =( const A &other);?//?賦值函數(shù)

}；

?

????class B

????{

?????public:

????????B(const A &a);?// B的構(gòu)造函數(shù)

?????private:?

????????A?m_a;?????????//?成員對(duì)象

};

?

示例9-2(a)中，類B的構(gòu)造函數(shù)在其初始化表里調(diào)用了類A的拷貝構(gòu)造函數(shù)，從而將成員對(duì)象m_a初始化。

示例9-2 (b)中，類B的構(gòu)造函數(shù)在函數(shù)體內(nèi)用賦值的方式將成員對(duì)象m_a初始化。我們看到的只是一條賦值語句，但實(shí)際上B的構(gòu)造函數(shù)干了兩件事：先暗地里創(chuàng)建m_a對(duì)象（調(diào)用了A的無參數(shù)構(gòu)造函數(shù)），再調(diào)用類A的賦值函數(shù)，將參數(shù)a賦給m_a。

?

B::B(const A &a) ?: m_a(a)?????????? { ???… }

B::B(const A &a) { m_a = a; … }

?示例9-2(a)?成員對(duì)象在初始化表中被初始化??????示例9-2(b)?成員對(duì)象在函數(shù)體內(nèi)被初始化

?

對(duì)于內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)成員而言，兩種初始化方式的效率幾乎沒有區(qū)別，但后者的程序版式似乎更清晰些。若類F的聲明如下：

class F

{

?public:

????F(int x, int y);????????//?構(gòu)造函數(shù)

?private:

????int m_x, m_y;

????int m_i, m_j;

}

示例9-2(c)中F的構(gòu)造函數(shù)采用了第一種初始化方式，示例9-2(d)中F的構(gòu)造函數(shù)采用了第二種初始化方式。

?

F::F(int x, int y) ?: m_x(x), m_y(y)?????????? { ???m_i = 0; ???m_j = 0; }

F::F(int x, int y) { ???m_x = x; ???m_y = y; ???m_i = 0; ???m_j = 0; }

?示例9-2(c)?數(shù)據(jù)成員在初始化表中被初始化?????示例9-2(d)?數(shù)據(jù)成員在函數(shù)體內(nèi)被初始化

9.3?構(gòu)造和析構(gòu)的次序

???????構(gòu)造從類層次的最根處開始，在每一層中，首先調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)，然后調(diào)用成員對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)。析構(gòu)則嚴(yán)格按照與構(gòu)造相反的次序執(zhí)行，該次序是唯一的，否則編譯器將無法自動(dòng)執(zhí)行析構(gòu)過程。

一個(gè)有趣的現(xiàn)象是，成員對(duì)象初始化的次序完全不受它們?cè)诔跏蓟碇写涡虻挠绊?#xff0c;只由成員對(duì)象在類中聲明的次序決定。這是因?yàn)轭惖穆暶魇俏ㄒ坏?#xff0c;而類的構(gòu)造函數(shù)可以有多個(gè)，因此會(huì)有多個(gè)不同次序的初始化表。如果成員對(duì)象按照初始化表的次序進(jìn)行構(gòu)造，這將導(dǎo)致析構(gòu)函數(shù)無法得到唯一的逆序。[Eckel, p260-261]

9.4?示例：類String的構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)

???????// String的普通構(gòu)造函數(shù)

???????String::String(const char *str)

{

????if(str==NULL)

????{

????????m_data = new char[1];

????????*m_data =?‘\0’;

????}??

????else

????{

????????int length = strlen(str);

????????m_data = new char[length+1];

????????strcpy(m_data, str);

????}

}??

?

// String的析構(gòu)函數(shù)

???????String::~String(void)

{

????delete [] m_data;??

//?由于m_data是內(nèi)部數(shù)據(jù)類型，也可以寫成?delete m_data;

???????}

9.5?不要輕視拷貝構(gòu)造函數(shù)與賦值函數(shù)

???????由于并非所有的對(duì)象都會(huì)使用拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值函數(shù)，程序員可能對(duì)這兩個(gè)函數(shù)有些輕視。請(qǐng)先記住以下的警告，在閱讀正文時(shí)就會(huì)多心：

u???????本章開頭講過，如果不主動(dòng)編寫拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值函數(shù)，編譯器將以“位拷貝”的方式自動(dòng)生成缺省的函數(shù)。倘若類中含有指針變量，那么這兩個(gè)缺省的函數(shù)就隱含了錯(cuò)誤。以類String的兩個(gè)對(duì)象a,b為例，假設(shè)a.m_data的內(nèi)容為“hello”，b.m_data的內(nèi)容為“world”。

現(xiàn)將a賦給b，缺省賦值函數(shù)的“位拷貝”意味著執(zhí)行b.m_data?=?a.m_data。這將造成三個(gè)錯(cuò)誤：一是b.m_data原有的內(nèi)存沒被釋放，造成內(nèi)存泄露；二是b.m_data和a.m_data指向同一塊內(nèi)存，a或b任何一方變動(dòng)都會(huì)影響另一方；三是在對(duì)象被析構(gòu)時(shí)，m_data被釋放了兩次。

?

u???????拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值函數(shù)非常容易混淆，常導(dǎo)致錯(cuò)寫、錯(cuò)用。拷貝構(gòu)造函數(shù)是在對(duì)象被創(chuàng)建時(shí)調(diào)用的，而賦值函數(shù)只能被已經(jīng)存在了的對(duì)象調(diào)用。以下程序中，第三個(gè)語句和第四個(gè)語句很相似，你分得清楚哪個(gè)調(diào)用了拷貝構(gòu)造函數(shù)，哪個(gè)調(diào)用了賦值函數(shù)嗎？

String?a(“hello”);

String?b(“world”);

String?c = a;?//?調(diào)用了拷貝構(gòu)造函數(shù)，最好寫成?c(a);

c = b; //?調(diào)用了賦值函數(shù)

本例中第三個(gè)語句的風(fēng)格較差，宜改寫成String c(a)?以區(qū)別于第四個(gè)語句。

9.6?示例：類String的拷貝構(gòu)造函數(shù)與賦值函數(shù)

????//?拷貝構(gòu)造函數(shù)

????String::String(const String &other)

????{??

//?允許操作other的私有成員m_data

????int length = strlen(other.m_data);?

????m_data = new char[length+1];

????strcpy(m_data, other.m_data);

}

?

//?賦值函數(shù)

????String & String::operate =(const String &other)

????{??

????????// (1)?檢查自賦值

????????if(this == &other)

????????????return *this;

???????

????????// (2)?釋放原有的內(nèi)存資源

????????delete [] m_data;

???????

????????//?（3）分配新的內(nèi)存資源，并復(fù)制內(nèi)容

????int length = strlen(other.m_data);?

????m_data = new char[length+1];

????????strcpy(m_data, other.m_data);

???????

????????//?（4）返回本對(duì)象的引用

????????return *this;

}??

???

????類String拷貝構(gòu)造函數(shù)與普通構(gòu)造函數(shù)（參見9.4節(jié)）的區(qū)別是：在函數(shù)入口處無需與NULL進(jìn)行比較，這是因?yàn)椤耙谩辈豢赡苁荖ULL，而“指針”可以為NULL。

????類String的賦值函數(shù)比構(gòu)造函數(shù)復(fù)雜得多，分四步實(shí)現(xiàn)：

（1）第一步，檢查自賦值。你可能會(huì)認(rèn)為多此一舉，難道有人會(huì)愚蠢到寫出?a = a?這樣的自賦值語句！的確不會(huì)。但是間接的自賦值仍有可能出現(xiàn)，例如

???

//?內(nèi)容自賦值 b = a; … c = b; … a = c;?

//?地址自賦值 b = &a; … a = *b;

?

也許有人會(huì)說：“即使出現(xiàn)自賦值，我也可以不理睬，大不了化點(diǎn)時(shí)間讓對(duì)象復(fù)制自己而已，反正不會(huì)出錯(cuò)！”

他真的說錯(cuò)了。看看第二步的delete，自殺后還能復(fù)制自己?jiǎn)?#xff1f;所以，如果發(fā)現(xiàn)自賦值，應(yīng)該馬上終止函數(shù)。注意不要將檢查自賦值的if語句

if(this == &other)

錯(cuò)寫成為

????if( *this == other)

（2）第二步，用delete釋放原有的內(nèi)存資源。如果現(xiàn)在不釋放，以后就沒機(jī)會(huì)了，將造成內(nèi)存泄露。

（3）第三步，分配新的內(nèi)存資源，并復(fù)制字符串。注意函數(shù)strlen返回的是有效字符串長(zhǎng)度，不包含結(jié)束符‘\0’。函數(shù)strcpy則連‘\0’一起復(fù)制。

（4）第四步，返回本對(duì)象的引用，目的是為了實(shí)現(xiàn)象?a = b = c?這樣的鏈?zhǔn)奖磉_(dá)。注意不要將?return *this?錯(cuò)寫成?return this?。那么能否寫成return other?呢？效果不是一樣嗎？

不可以！因?yàn)槲覀儾恢绤?shù)other的生命期。有可能other是個(gè)臨時(shí)對(duì)象，在賦值結(jié)束后它馬上消失，那么return other返回的將是垃圾。

9.7?偷懶的辦法處理拷貝構(gòu)造函數(shù)與賦值函數(shù)

???????如果我們實(shí)在不想編寫拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值函數(shù)，又不允許別人使用編譯器生成的缺省函數(shù)，怎么辦？

???????偷懶的辦法是：只需將拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值函數(shù)聲明為私有函數(shù)，不用編寫代碼。

例如：

????class A

????{?…

?????private:

????????A(const A &a);?????????????//?私有的拷貝構(gòu)造函數(shù)

????????A & operate =(const A &a);?//?私有的賦值函數(shù)

????};

?

如果有人試圖編寫如下程序：

????A?b(a);????//?調(diào)用了私有的拷貝構(gòu)造函數(shù)

????b = a;??????//?調(diào)用了私有的賦值函數(shù)

編譯器將指出錯(cuò)誤，因?yàn)橥饨绮豢梢圆僮鰽的私有函數(shù)。

9.8?如何在派生類中實(shí)現(xiàn)類的基本函數(shù)

???????基類的構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)、賦值函數(shù)都不能被派生類繼承。如果類之間存在繼承關(guān)系，在編寫上述基本函數(shù)時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

u???????派生類的構(gòu)造函數(shù)應(yīng)在其初始化表里調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)。

u???????基類與派生類的析構(gòu)函數(shù)應(yīng)該為虛（即加virtual關(guān)鍵字）。例如

#include <iostream.h>

class Base

{

?public:

????virtual ~Base() { cout<< "~Base" << endl ; }

};

?

class Derived : public Base

{

?public:

????virtual ~Derived() { cout<< "~Derived" << endl ; }

};

?

void main(void)

{

????Base * pB = new Derived;?// upcast

????delete pB;

}

?

輸出結(jié)果為：

???????~Derived

???????~Base

如果析構(gòu)函數(shù)不為虛，那么輸出結(jié)果為

???????~Base

?

u???????在編寫派生類的賦值函數(shù)時(shí)，注意不要忘記對(duì)基類的數(shù)據(jù)成員重新賦值。例如：

class Base

{

?public:

…

????Base & operate =(const Base &other);????//?類Base的賦值函數(shù)

?private:

????int?m_i, m_j, m_k;

};

?

class Derived : public Base

{

?public:

…

????Derived & operate =(const Derived &other);?//?類Derived的賦值函數(shù)

?private:

????int?m_x, m_y, m_z;

};

?

Derived & Derived::operate =(const Derived &other)

{

????//（1）檢查自賦值

????if(this == &other)

????????return *this;

?

????//（2）對(duì)基類的數(shù)據(jù)成員重新賦值

????Base::operate =(other);?//?因?yàn)椴荒苤苯硬僮魉接袛?shù)據(jù)成員

?

????//（3）對(duì)派生類的數(shù)據(jù)成員賦值

????m_x = other.m_x;

????m_y = other.m_y;

????m_z = other.m_z;

?

????//（4）返回本對(duì)象的引用

????return *this;

}

?

9.9?一些心得體會(huì)

有些C++程序設(shè)計(jì)書籍稱構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)和賦值函數(shù)是類的“Big-Three”，它們的確是任何類最重要的函數(shù)，不容輕視。

也許你認(rèn)為本章的內(nèi)容已經(jīng)夠多了，學(xué)會(huì)了就能平安無事，我不能作這個(gè)保證。如果你希望吃透“Big-Three”，請(qǐng)好好閱讀參考文獻(xiàn)[Cline] [Meyers] [Murry]。

?

?

?

第10章?類的繼承與組合

?

對(duì)象（Object）是類（Class）的一個(gè)實(shí)例（Instance）。如果將對(duì)象比作房子，那么類就是房子的設(shè)計(jì)圖紙。所以面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的重點(diǎn)是類的設(shè)計(jì)，而不是對(duì)象的設(shè)計(jì)。

對(duì)于C++程序而言，設(shè)計(jì)孤立的類是比較容易的，難的是正確設(shè)計(jì)基類及其派生類。本章僅僅論述“繼承”（Inheritance）和“組合”（Composition）的概念。

注意，當(dāng)前面向?qū)ο蠹夹g(shù)的應(yīng)用熱點(diǎn)是COM和CORBA，這些內(nèi)容超出了C++教材的范疇，請(qǐng)閱讀COM和CORBA相關(guān)論著。

10.1?繼承

如果A是基類，B是A的派生類，那么B將繼承A的數(shù)據(jù)和函數(shù)。例如：

???????class A

{

?public:

??????????????void?Func1(void);

??????????????void?Func2(void);

};

?

class B : public A

{

?public:

??????????????void?Func3(void);

??????????????void?Func4(void);

};

?

???????main()

{

??????????????B?b;???????????????????

??????????????b.Func1();?????????????// B從A繼承了函數(shù)Func1

??????????????b.Func2();?????????????// B從A繼承了函數(shù)Func2

??????????????b.Func3();

??????????????b.Func4();

}

?

這個(gè)簡(jiǎn)單的示例程序說明了一個(gè)事實(shí)：C++的“繼承”特性可以提高程序的可復(fù)用性。正因?yàn)椤袄^承”太有用、太容易用，才要防止亂用“繼承”。我們應(yīng)當(dāng)給“繼承”立一些使用規(guī)則。

?

l?????????【規(guī)則10-1-1】如果類A和類B毫不相關(guān)，不可以為了使B的功能更多些而讓B繼承A的功能和屬性。不要覺得“白吃白不吃”，讓一個(gè)好端端的健壯青年無緣無故地吃人參補(bǔ)身體。

l?????????【規(guī)則10-1-2】若在邏輯上B是A的“一種”（a kind of?），則允許B繼承A的功能和屬性。例如男人（Man）是人（Human）的一種，男孩（Boy）是男人的一種。那么類Man可以從類Human派生，類Boy可以從類Man派生。

?????????class Human

{

??????????????????…

};

?????????class Man : public Human

{

??????????????????…

};

?????????class Boy : public Man

{

??????????????????…

};

?

u???????注意事項(xiàng)

【規(guī)則10-1-2】看起來很簡(jiǎn)單，但是實(shí)際應(yīng)用時(shí)可能會(huì)有意外，繼承的概念在程序世界與現(xiàn)實(shí)世界并不完全相同。

例如從生物學(xué)角度講，鴕鳥（Ostrich）是鳥（Bird）的一種，按理說類Ostrich應(yīng)該可以從類Bird派生。但是鴕鳥不能飛，那么Ostrich::Fly是什么東西？

class Bird

{

public:???

???????virtual void Fly(void);

…

};

?

class Ostrich : public Bird

{

…

};

?

例如從數(shù)學(xué)角度講，圓（Circle）是一種特殊的橢圓（Ellipse），按理說類Circle應(yīng)該可以從類Ellipse派生。但是橢圓有長(zhǎng)軸和短軸，如果圓繼承了橢圓的長(zhǎng)軸和短軸，豈非畫蛇添足？

???????所以更加嚴(yán)格的繼承規(guī)則應(yīng)當(dāng)是：若在邏輯上B是A的“一種”，并且A的所有功能和屬性對(duì)B而言都有意義，則允許B繼承A的功能和屬性。

10.2?組合

l?????????【規(guī)則10-2-1】若在邏輯上A是B的“一部分”（a part of），則不允許B從A派生，而是要用A和其它東西組合出B。

例如眼（Eye）、鼻（Nose）、口（Mouth）、耳（Ear）是頭（Head）的一部分，所以類Head應(yīng)該由類Eye、Nose、Mouth、Ear組合而成，不是派生而成。如示例10-2-1所示。

?

class Eye { ?public: void?Look(void);? };	class Nose { ?public: void?Smell(void); };
class Mouth { ?public: void?Eat(void);???? };	class Ear { ?public: void?Listen(void); };
//?正確的設(shè)計(jì)，雖然代碼冗長(zhǎng)。 class Head { ?public: ??????????????void???????Look(void)?????{?m_eye.Look();?} ??????????????void???????Smell(void)?????{?m_nose.Smell();?} ??????????????void???????Eat(void)?{?m_mouth.Eat();?} ??????????????void???????Listen(void)????{?m_ear.Listen();?} ?private: ??????????????Eye??????m_eye; ??????????????Nose????m_nose; ??????????????Mouth?m_mouth; ??????????????Ear???????m_ear; };

示例10-2-1 Head由Eye、Nose、Mouth、Ear組合而成

??????

如果允許Head從Eye、Nose、Mouth、Ear派生而成，那么Head將自動(dòng)具有Look、?Smell、Eat、Listen這些功能。示例10-2-2十分簡(jiǎn)短并且運(yùn)行正確，但是這種設(shè)計(jì)方法卻是不對(duì)的。

?

???????//?功能正確并且代碼簡(jiǎn)潔，但是設(shè)計(jì)方法不對(duì)。 class Head : public Eye, public Nose, public Mouth, public Ear { };

示例10-2-2?Head從Eye、Nose、Mouth、Ear派生而成

?

一只公雞使勁地追打一只剛下了蛋的母雞，你知道為什么嗎？

因?yàn)槟鸽u下了鴨蛋。

很多程序員經(jīng)不起“繼承”的誘惑而犯下設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。“運(yùn)行正確”的程序不見得是高質(zhì)量的程序，此處就是一個(gè)例證。

?

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第11章?其它編程經(jīng)驗(yàn)

11.1?使用const提高函數(shù)的健壯性

看到const關(guān)鍵字，C++程序員首先想到的可能是const常量。這可不是良好的條件反射。如果只知道用const定義常量，那么相當(dāng)于把火藥僅用于制作鞭炮。const更大的魅力是它可以修飾函數(shù)的參數(shù)、返回值，甚至函數(shù)的定義體。

const是constant的縮寫，“恒定不變”的意思。被const修飾的東西都受到強(qiáng)制保護(hù)，可以預(yù)防意外的變動(dòng)，能提高程序的健壯性。所以很多C++程序設(shè)計(jì)書籍建議：“Use const whenever you need”。

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11.1.1?用const修飾函數(shù)的參數(shù)

如果參數(shù)作輸出用，不論它是什么數(shù)據(jù)類型，也不論它采用“指針傳遞”還是“引用傳遞”，都不能加const修飾，否則該參數(shù)將失去輸出功能。

const只能修飾輸入?yún)?shù)：

u???????如果輸入?yún)?shù)采用“指針傳遞”，那么加const修飾可以防止意外地改動(dòng)該指針，起到保護(hù)作用。

例如StringCopy函數(shù)：

????????void StringCopy(char *strDestination, const char *strSource);

其中strSource是輸入?yún)?shù)，strDestination是輸出參數(shù)。給strSource加上const修飾后，如果函數(shù)體內(nèi)的語句試圖改動(dòng)strSource的內(nèi)容，編譯器將指出錯(cuò)誤。

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u???????如果輸入?yún)?shù)采用“值傳遞”，由于函數(shù)將自動(dòng)產(chǎn)生臨時(shí)變量用于復(fù)制該參數(shù)，該輸入?yún)?shù)本來就無需保護(hù)，所以不要加const修飾。

例如不要將函數(shù)void Func1(int x)?寫成void Func1(const int x)。同理不要將函數(shù)void Func2(A a)?寫成void Func2(const A a)。其中A為用戶自定義的數(shù)據(jù)類型。

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u???????對(duì)于非內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的參數(shù)而言，象void Func(A a)?這樣聲明的函數(shù)注定效率比較底。因?yàn)楹瘮?shù)體內(nèi)將產(chǎn)生A類型的臨時(shí)對(duì)象用于復(fù)制參數(shù)a，而臨時(shí)對(duì)象的構(gòu)造、復(fù)制、析構(gòu)過程都將消耗時(shí)間。

為了提高效率，可以將函數(shù)聲明改為void Func(A &a)，因?yàn)椤耙脗鬟f”僅借用一下參數(shù)的別名而已，不需要產(chǎn)生臨時(shí)對(duì)象。但是函數(shù)void Func(A &a)?存在一個(gè)缺點(diǎn)：“引用傳遞”有可能改變參數(shù)a，這是我們不期望的。解決這個(gè)問題很容易，加const修飾即可，因此函數(shù)最終成為void Func(const A &a)。

以此類推，是否應(yīng)將void Func(int x)?改寫為void Func(const int &x)，以便提高效率？完全沒有必要，因?yàn)閮?nèi)部數(shù)據(jù)類型的參數(shù)不存在構(gòu)造、析構(gòu)的過程，而復(fù)制也非常快，“值傳遞”和“引用傳遞”的效率幾乎相當(dāng)。

????問題是如此的纏綿，我只好將“const &”修飾輸入?yún)?shù)的用法總結(jié)一下，如表11-1-1所示。

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對(duì)于非內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的輸入?yún)?shù)，應(yīng)該將“值傳遞”的方式改為“const引用傳遞”，目的是提高效率。例如將void Func(A a)?改為void Func(const A &a)。 ?

對(duì)于內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的輸入?yún)?shù)，不要將“值傳遞”的方式改為“const引用傳遞”。否則既達(dá)不到提高效率的目的，又降低了函數(shù)的可理解性。例如void Func(int x)?不應(yīng)該改為void Func(const int &x)。 ?

表11-1-1?“const &”修飾輸入?yún)?shù)的規(guī)則

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11.1.2?用const修飾函數(shù)的返回值

u???????如果給以“指針傳遞”方式的函數(shù)返回值加const修飾，那么函數(shù)返回值（即指針）的內(nèi)容不能被修改，該返回值只能被賦給加const修飾的同類型指針。

例如函數(shù)

????????const char * GetString(void);

如下語句將出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤：

????????char *str = GetString();

正確的用法是

????????const char *str = GetString();

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u???????如果函數(shù)返回值采用“值傳遞方式”，由于函數(shù)會(huì)把返回值復(fù)制到外部臨時(shí)的存儲(chǔ)單元中，加const修飾沒有任何價(jià)值。

????例如不要把函數(shù)int GetInt(void)?寫成const int GetInt(void)。

????同理不要把函數(shù)A GetA(void)?寫成const A GetA(void)，其中A為用戶自定義的數(shù)據(jù)類型。

????如果返回值不是內(nèi)部數(shù)據(jù)類型，將函數(shù)A GetA(void)?改寫為const A & GetA(void)的確能提高效率。但此時(shí)千萬千萬要小心，一定要搞清楚函數(shù)究竟是想返回一個(gè)對(duì)象的“拷貝”還是僅返回“別名”就可以了，否則程序會(huì)出錯(cuò)。見6.2節(jié)“返回值的規(guī)則”。

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u???????函數(shù)返回值采用“引用傳遞”的場(chǎng)合并不多，這種方式一般只出現(xiàn)在類的賦值函數(shù)中，目的是為了實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)奖磉_(dá)。

例如

????class A

????{…

????????A & operate = (const A &other);?//?賦值函數(shù)

????};

????A a, b, c;??????// a, b, c?為A的對(duì)象

????…

????a = b = c;??????????//?正常的鏈?zhǔn)劫x值

????(a = b) = c;????????//?不正常的鏈?zhǔn)劫x值，但合法

如果將賦值函數(shù)的返回值加const修飾，那么該返回值的內(nèi)容不允許被改動(dòng)。上例中，語句?a = b = c仍然正確，但是語句?(a = b) = c?則是非法的。

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11.1.3 const成員函數(shù)

????任何不會(huì)修改數(shù)據(jù)成員的函數(shù)都應(yīng)該聲明為const類型。如果在編寫const成員函數(shù)時(shí)，不慎修改了數(shù)據(jù)成員，或者調(diào)用了其它非const成員函數(shù)，編譯器將指出錯(cuò)誤，這無疑會(huì)提高程序的健壯性。

以下程序中，類stack的成員函數(shù)GetCount僅用于計(jì)數(shù)，從邏輯上講GetCount應(yīng)當(dāng)為const函數(shù)。編譯器將指出GetCount函數(shù)中的錯(cuò)誤。

????class Stack

{

?????public:

????????void????Push(int elem);

????????int?????Pop(void);

????????int?????GetCount(void)?const;?// const成員函數(shù)

?????private:

????????int?????m_num;

????????int?????m_data[100];

};

?

????int Stack::GetCount(void)?const

{
????????++ m_num;???//?編譯錯(cuò)誤，企圖修改數(shù)據(jù)成員m_num

????Pop();?????//?編譯錯(cuò)誤，企圖調(diào)用非const函數(shù)

????return m_num;

????}

????const成員函數(shù)的聲明看起來怪怪的：const關(guān)鍵字只能放在函數(shù)聲明的尾部，大概是因?yàn)槠渌胤蕉家呀?jīng)被占用了。

11.2?提高程序的效率

程序的時(shí)間效率是指運(yùn)行速度，空間效率是指程序占用內(nèi)存或者外存的狀況。

全局效率是指站在整個(gè)系統(tǒng)的角度上考慮的效率，局部效率是指站在模塊或函數(shù)角度上考慮的效率。

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l?????????【規(guī)則11-2-1】不要一味地追求程序的效率，應(yīng)當(dāng)在滿足正確性、可靠性、健壯性、可讀性等質(zhì)量因素的前提下，設(shè)法提高程序的效率。

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l?????????【規(guī)則11-2-2】以提高程序的全局效率為主，提高局部效率為輔。

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l?????????【規(guī)則11-2-3】在優(yōu)化程序的效率時(shí)，應(yīng)當(dāng)先找出限制效率的“瓶頸”，不要在無關(guān)緊要之處優(yōu)化。

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l?????????【規(guī)則11-2-4】先優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，再優(yōu)化執(zhí)行代碼。

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l?????????【規(guī)則11-2-5】有時(shí)候時(shí)間效率和空間效率可能對(duì)立，此時(shí)應(yīng)當(dāng)分析那個(gè)更重要，作出適當(dāng)?shù)恼壑浴＠缍嗷ㄙM(fèi)一些內(nèi)存來提高性能。

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l?????????【規(guī)則11-2-6】不要追求緊湊的代碼，因?yàn)榫o湊的代碼并不能產(chǎn)生高效的機(jī)器碼。

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11.3?一些有益的建議

2????????【建議11-3-1】當(dāng)心那些視覺上不易分辨的操作符發(fā)生書寫錯(cuò)誤。

我們經(jīng)常會(huì)把“＝＝”誤寫成“＝”，象“||”、“&&”、“<=”、“>=”這類符號(hào)也很容易發(fā)生“丟1”失誤。然而編譯器卻不一定能自動(dòng)指出這類錯(cuò)誤。

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2????????【建議11-3-2】變量（指針、數(shù)組）被創(chuàng)建之后應(yīng)當(dāng)及時(shí)把它們初始化，以防止把未被初始化的變量當(dāng)成右值使用。

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2????????【建議11-3-3】當(dāng)心變量的初值、缺省值錯(cuò)誤，或者精度不夠。

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2????????【建議11-3-4】當(dāng)心數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換發(fā)生錯(cuò)誤。盡量使用顯式的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換（讓人們知道發(fā)生了什么事），避免讓編譯器輕悄悄地進(jìn)行隱式的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換。

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2????????【建議11-3-5】當(dāng)心變量發(fā)生上溢或下溢，數(shù)組的下標(biāo)越界。

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2????????【建議11-3-6】當(dāng)心忘記編寫錯(cuò)誤處理程序，當(dāng)心錯(cuò)誤處理程序本身有誤。

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2????????【建議11-3-7】當(dāng)心文件I/O有錯(cuò)誤。

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2????????【建議11-3-8】避免編寫技巧性很高代碼。

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2????????【建議11-3-9】不要設(shè)計(jì)面面俱到、非常靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

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2????????【建議11-3-10】如果原有的代碼質(zhì)量比較好，盡量復(fù)用它。但是不要修補(bǔ)很差勁的代碼，應(yīng)當(dāng)重新編寫。

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2????????【建議11-3-11】盡量使用標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)，不要“發(fā)明”已經(jīng)存在的庫函數(shù)。

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2????????【建議11-3-12】盡量不要使用與具體硬件或軟件環(huán)境關(guān)系密切的變量。

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2????????【建議11-3-13】把編譯器的選擇項(xiàng)設(shè)置為最嚴(yán)格狀態(tài)。

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2????????【建議11-3-14】如果可能的話，使用PC-Lint、LogiScope等工具進(jìn)行代碼審查。

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參考文獻(xiàn)

[Cline]?Marshall P. Cline and Greg A. Lomow, C++ FAQs, Addison-Wesley, 1995

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[Eckel]?Bruce Eckel, Thinking in C++（C++?編程思想，劉宗田?等譯），機(jī)械工業(yè)出版社，2000

?

[Maguire]?Steve Maguire, Writing Clean Code（編程精粹，姜靜波?等譯），電子工業(yè)出版社，1993

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[Meyers]?Scott Meyers, Effective C++, Addison-Wesley, 1992

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[Murry]?Robert B. Murry, C++ Strategies and Tactics, Addison-Wesley, 1993

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[Summit]?Steve Summit, C Programming FAQs, Addison-Wesley, 1996

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附錄A?：C++/C代碼審查表

文件結(jié)構(gòu)
重要性	審查項(xiàng)	結(jié)論
?	頭文件和定義文件的名稱是否合理？	?
?	頭文件和定義文件的目錄結(jié)構(gòu)是否合理？	?
?	版權(quán)和版本聲明是否完整？	?
重要	頭文件是否使用了?ifndef/define/endif?預(yù)處理塊?	?
?	頭文件中是否只存放“聲明”而不存放“定義”	?
?	……	?
程序的版式
重要性	審查項(xiàng)	結(jié)論
?	空行是否得體？	?
?	代碼行內(nèi)的空格是否得體？	?
?	長(zhǎng)行拆分是否得體？	?
?	“{”?和?“}”?是否各占一行并且對(duì)齊于同一列？	?
重要	一行代碼是否只做一件事？如只定義一個(gè)變量，只寫一條語句。	?
重要	If、for、while、do等語句自占一行，不論執(zhí)行語句多少都要加“{}”。	?
重要	在定義變量（或參數(shù)）時(shí)，是否將修飾符?*?和?＆?緊靠變量名？	?
?	注釋是否清晰并且必要？	?
重要	注釋是否有錯(cuò)誤或者可能導(dǎo)致誤解？	?
重要	類結(jié)構(gòu)的public, protected, private順序是否在所有的程序中保持一致？	?
?	……	?
命名規(guī)則
重要性	審查項(xiàng)	結(jié)論
重要	命名規(guī)則是否與所采用的操作系統(tǒng)或開發(fā)工具的風(fēng)格保持一致？	?
?	標(biāo)識(shí)符是否直觀且可以拼讀？	?
?	標(biāo)識(shí)符的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)符合“min-length && max-information”原則？	?
重要	程序中是否出現(xiàn)相同的局部變量和全部變量？	?
?	類名、函數(shù)名、變量和參數(shù)、常量的書寫格式是否遵循一定的規(guī)則？	?
?	靜態(tài)變量、全局變量、類的成員變量是否加前綴？	?
?	……	?
表達(dá)式與基本語句
重要性	審查項(xiàng)	結(jié)論
重要	如果代碼行中的運(yùn)算符比較多，是否已經(jīng)用括號(hào)清楚地確定表達(dá)式的操作順序？	?
?	是否編寫太復(fù)雜或者多用途的復(fù)合表達(dá)式？	?
重要	是否將復(fù)合表達(dá)式與“真正的數(shù)學(xué)表達(dá)式”混淆？	?
重要	是否用隱含錯(cuò)誤的方式寫if語句??例如 （1）將布爾變量直接與TRUE、FALSE或者1、0進(jìn)行比較。 （2）將浮點(diǎn)變量用“==”或“！=”與任何數(shù)字比較。 （3）將指針變量用“==”或“！=”與NULL比較。	?
?	如果循環(huán)體內(nèi)存在邏輯判斷，并且循環(huán)次數(shù)很大，是否已經(jīng)將邏輯判斷移到循環(huán)體的外面？	?
重要	Case語句的結(jié)尾是否忘了加break？	?
重要	是否忘記寫switch的default分支？	?
重要	使用goto?語句時(shí)是否留下隱患??例如跳過了某些對(duì)象的構(gòu)造、變量的初始化、重要的計(jì)算等。	?
?	……	?
常量
重要性	審查項(xiàng)	結(jié)論
?	是否使用含義直觀的常量來表示那些將在程序中多次出現(xiàn)的數(shù)字或字符串？	?
?	在C++?程序中，是否用const常量取代宏常量？	?
重要	如果某一常量與其它常量密切相關(guān)，是否在定義中包含了這種關(guān)系？	?
?	是否誤解了類中的const數(shù)據(jù)成員？因?yàn)閏onst數(shù)據(jù)成員只在某個(gè)對(duì)象生存期內(nèi)是常量，而對(duì)于整個(gè)類而言卻是可變的。	?
?	……	?
函數(shù)設(shè)計(jì)
重要性	審查項(xiàng)	結(jié)論
?	參數(shù)的書寫是否完整？不要貪圖省事只寫參數(shù)的類型而省略參數(shù)名字。	?
?	參數(shù)命名、順序是否合理？	?
?	參數(shù)的個(gè)數(shù)是否太多？	?
?	是否使用類型和數(shù)目不確定的參數(shù)？	?
?	是否省略了函數(shù)返回值的類型？	?
?	函數(shù)名字與返回值類型在語義上是否沖突？	?
重要	是否將正常值和錯(cuò)誤標(biāo)志混在一起返回？正常值應(yīng)當(dāng)用輸出參數(shù)獲得，而錯(cuò)誤標(biāo)志用return語句返回。	?
重要	在函數(shù)體的“入口處”，是否用assert對(duì)參數(shù)的有效性進(jìn)行檢查？	?
重要	使用濫用了assert？?例如混淆非法情況與錯(cuò)誤情況，后者是必然存在的并且是一定要作出處理的。	?
重要	return語句是否返回指向“棧內(nèi)存”的“指針”或者“引用”？	?
?	是否使用const提高函數(shù)的健壯性？const可以強(qiáng)制保護(hù)函數(shù)的參數(shù)、返回值，甚至函數(shù)的定義體。“Use const whenever you need”	?
?	……	?
內(nèi)存管理
重要性	審查項(xiàng)	結(jié)論
重要	用malloc或new申請(qǐng)內(nèi)存之后，是否立即檢查指針值是否為NULL？（防止使用指針值為NULL的內(nèi)存）	?
重要	是否忘記為數(shù)組和動(dòng)態(tài)內(nèi)存賦初值？（防止將未被初始化的內(nèi)存作為右值使用）	?
重要	數(shù)組或指針的下標(biāo)是否越界？	?
重要	動(dòng)態(tài)內(nèi)存的申請(qǐng)與釋放是否配對(duì)？（防止內(nèi)存泄漏）	?
重要	是否有效地處理了“內(nèi)存耗盡”問題？	?
重要	是否修改“指向常量的指針”的內(nèi)容？	?
重要	是否出現(xiàn)野指針？例如 （1）指針變量沒有被初始化。 （2）用free或delete釋放了內(nèi)存之后，忘記將指針設(shè)置為NULL。	?
重要	是否將malloc/free?和?new/delete?混淆使用？	?
重要	malloc語句是否正確無誤？例如字節(jié)數(shù)是否正確？類型轉(zhuǎn)換是否正確？	?
重要	在創(chuàng)建與釋放動(dòng)態(tài)對(duì)象數(shù)組時(shí)，new/delete的語句是否正確無誤？	?
?	……	?
C++?函數(shù)的高級(jí)特性
重要性	審查項(xiàng)	結(jié)論
?	重載函數(shù)是否有二義性？	?
重要	是否混淆了成員函數(shù)的重載、覆蓋與隱藏？	?
?	運(yùn)算符的重載是否符合制定的編程規(guī)范？	?
?	是否濫用內(nèi)聯(lián)函數(shù)？例如函數(shù)體內(nèi)的代碼比較長(zhǎng)，函數(shù)體內(nèi)出現(xiàn)循環(huán)。	?
重要	是否用內(nèi)聯(lián)函數(shù)取代了宏代碼？	?
?	……	?
類的構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)和賦值函數(shù)
重要性	審查項(xiàng)	結(jié)論
重要	是否違背編程規(guī)范而讓C++?編譯器自動(dòng)為類產(chǎn)生四個(gè)缺省的函數(shù)：（1）缺省的無參數(shù)構(gòu)造函數(shù)；（2）缺省的拷貝構(gòu)造函數(shù)；（3）缺省的析構(gòu)函數(shù)；（4）缺省的賦值函數(shù)。	?
重要	構(gòu)造函數(shù)中是否遺漏了某些初始化工作？	?
重要	是否正確地使用構(gòu)造函數(shù)的初始化表？	?
重要	析構(gòu)函數(shù)中是否遺漏了某些清除工作？	?
?	是否錯(cuò)寫、錯(cuò)用了拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值函數(shù)？	?
重要	賦值函數(shù)一般分四個(gè)步驟：（1）檢查自賦值；（2）釋放原有內(nèi)存資源；（3）分配新的內(nèi)存資源，并復(fù)制內(nèi)容；（4）返回?*this。是否遺漏了重要步驟？	?
重要	是否正確地編寫了派生類的構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)、賦值函數(shù)？注意事項(xiàng)： （1）派生類不可能繼承基類的構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)、賦值函數(shù)。 （2）派生類的構(gòu)造函數(shù)應(yīng)在其初始化表里調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)。 （3）基類與派生類的析構(gòu)函數(shù)應(yīng)該為虛（即加virtual關(guān)鍵字）。 （4）在編寫派生類的賦值函數(shù)時(shí)，注意不要忘記對(duì)基類的數(shù)據(jù)成員重新賦值。	?
?	……	?
類的高級(jí)特性
重要性	審查項(xiàng)	結(jié)論
重要	是否違背了繼承和組合的規(guī)則？ （1）若在邏輯上B是A的“一種”，并且A的所有功能和屬性對(duì)B而言都有意義，則允許B繼承A的功能和屬性。 （2）若在邏輯上A是B的“一部分”（a part of），則不允許B從A派生，而是要用A和其它東西組合出B。	?
?	……	?
其它常見問題
重要性	審查項(xiàng)	結(jié)論
重要	數(shù)據(jù)類型問題： （１）變量的數(shù)據(jù)類型有錯(cuò)誤嗎？ （２）存在不同數(shù)據(jù)類型的賦值嗎？ （３）存在不同數(shù)據(jù)類型的比較嗎？	?
重要	變量值問題： （１）變量的初始化或缺省值有錯(cuò)誤嗎？ （２）變量發(fā)生上溢或下溢嗎？ （３）變量的精度夠嗎？	?
重要	邏輯判斷問題： （１）由于精度原因?qū)е卤容^無效嗎？ （２）表達(dá)式中的優(yōu)先級(jí)有誤嗎？ （３）邏輯判斷結(jié)果顛倒嗎？	?
重要	循環(huán)問題： （１）循環(huán)終止條件不正確嗎？ （２）無法正常終止（死循環(huán)）嗎？ （３）錯(cuò)誤地修改循環(huán)變量嗎？ （４）存在誤差累積嗎？	?
重要	錯(cuò)誤處理問題： （１）忘記進(jìn)行錯(cuò)誤處理嗎？ （２）錯(cuò)誤處理程序塊一直沒有機(jī)會(huì)被運(yùn)行？ （３）錯(cuò)誤處理程序塊本身就有毛病嗎？如報(bào)告的錯(cuò)誤與實(shí)際錯(cuò)誤不一致，處理方式不正確等等。 （４）錯(cuò)誤處理程序塊是“馬后炮”嗎？如在被它被調(diào)用之前軟件已經(jīng)出錯(cuò)。	?
重要	文件I/O問題： （１）對(duì)不存在的或者錯(cuò)誤的文件進(jìn)行操作嗎？ （２）文件以不正確的方式打開嗎？ （３）文件結(jié)束判斷不正確嗎？ （４）沒有正確地關(guān)閉文件嗎？	?

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附錄B?：C++/C試題

???????本試題僅用于考查C++/C程序員的基本編程技能。內(nèi)容限于C++/C常用語法，不涉及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法以及深?yuàn)W的語法。考試成績(jī)能反映出考生的編程質(zhì)量以及對(duì)C++/C的理解程度，但不能反映考生的智力和軟件開發(fā)能力。

???????筆試時(shí)間90分鐘。請(qǐng)考生認(rèn)真答題，切勿輕視。

?

一、請(qǐng)?zhí)顚態(tài)OOL , float,?指針變量?與“零值”比較的?if?語句。（10分）

提示：這里“零值”可以是0, 0.0 , FALSE或者“空指針”。例如?int?變量?n?與“零值”比較的?if?語句為：

????if ( n == 0 )

????if ( n != 0 )

以此類推。

?

請(qǐng)寫出?BOOL?flag?與“零值”比較的?if?語句： ? ?

請(qǐng)寫出?float?x?與“零值”比較的?if?語句： ? ? ?

請(qǐng)寫出?char ?*p?與“零值”比較的?if?語句： ? ?

?

二、以下為Windows NT下的32位C++程序，請(qǐng)計(jì)算sizeof的值（10分）

?

???????char?str[] = “Hello” ; ???????char???*p = str ; int?????n = 10; 請(qǐng)計(jì)算 sizeof (str ) =??????? ????????? sizeof ( p ) =??????? ?????????? sizeof ( n ) =	void Func ( char str[100]) { 請(qǐng)計(jì)算 ?sizeof( str ) =??? } ?
	void *p = malloc( 100 ); 請(qǐng)計(jì)算 sizeof ( p ) = ?

?

三、簡(jiǎn)答題（25分）

?

1、頭文件中的?ifndef/define/endif?干什么用？

?

?

?

2、#include?<filename.h>???和?#include?“filename.h”?有什么區(qū)別？

?

?

?

3、const?有什么用途？（請(qǐng)至少說明兩種）

?

?

?

4、在C++?程序中調(diào)用被?C編譯器編譯后的函數(shù)，為什么要加?extern “C”聲明？

?

?

?

?

5、請(qǐng)簡(jiǎn)述以下兩個(gè)for循環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)

?

//?第一個(gè) for (i=0; i<N; i++) { if (condition) ????DoSomething(); else ????DoOtherthing(); }	//?第二個(gè) if (condition) { for (i=0; i<N; i++) ????DoSomething(); } else { ????for (i=0; i<N; i++) ????DoOtherthing(); }
優(yōu)點(diǎn)： ? ? 缺點(diǎn)： ? ? ?	優(yōu)點(diǎn)： ? ? 缺點(diǎn)： ? ?

?

四、有關(guān)內(nèi)存的思考題（20分）

?

void GetMemory(char *p) { p = (char *)malloc(100); } void Test(void) { char *str = NULL; GetMemory(str);?? strcpy(str, "hello world"); printf(str); } ? 請(qǐng)問運(yùn)行Test函數(shù)會(huì)有什么樣的結(jié)果？ 答： ? ? ? ?	char *GetMemory(void) {?? char p[] = "hello world"; return p; } void Test(void) { char *str = NULL; str = GetMemory();??? printf(str); } ? 請(qǐng)問運(yùn)行Test函數(shù)會(huì)有什么樣的結(jié)果？ 答：
Void GetMemory2(char **p, int num) { *p = (char *)malloc(num); } void Test(void) { char *str = NULL; GetMemory(&str, 100); strcpy(str, "hello");?? printf(str);??? } 請(qǐng)問運(yùn)行Test函數(shù)會(huì)有什么樣的結(jié)果？ 答： ? ? ? ? ?	void Test(void) { char *str = (char *) malloc(100); ????strcpy(str,?“hello”); ????free(str);???? ????if(str != NULL) ????{ ?????strcpy(str,?“world”); printf(str); } } 請(qǐng)問運(yùn)行Test函數(shù)會(huì)有什么樣的結(jié)果？ 答： ? ? ? ?

?

?

五、編寫strcpy函數(shù)（10分）

已知strcpy函數(shù)的原型是

???????char *strcpy(char *strDest, const char *strSrc);

???????其中strDest是目的字符串，strSrc是源字符串。

?

（1）不調(diào)用C++/C的字符串庫函數(shù)，請(qǐng)編寫函數(shù)?strcpy

?

?

?

?

?

?

?

（2）strcpy能把strSrc的內(nèi)容復(fù)制到strDest，為什么還要char *?類型的返回值？

?

?

?

?

六、編寫類String的構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)和賦值函數(shù)（25分）

已知類String的原型為：

????class String

????{

?????public:

????????String(const char *str = NULL);?//?普通構(gòu)造函數(shù)

????????String(const String &other);????????//?拷貝構(gòu)造函數(shù)

????????~ String(void);?????????????????????//?析構(gòu)函數(shù)

????????String & operate =(const String &other);????//?賦值函數(shù)

?????private:

????????char??*m_data;????????????????//?用于保存字符串

????};

???????請(qǐng)編寫String的上述4個(gè)函數(shù)。

?

附錄C?：C++/C試題的答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

一、請(qǐng)?zhí)顚態(tài)OOL , float,?指針變量?與“零值”比較的?if?語句。（10分）

?

請(qǐng)寫出?BOOL?flag?與“零值”比較的?if?語句。（3分）
標(biāo)準(zhǔn)答案： ????if ( flag ) ????if ( !flag )	如下寫法均屬不良風(fēng)格，不得分。 ????if (flag == TRUE)?? ????if (flag == 1 )???? ????if (flag == FALSE) ? ????????if (flag == 0)????
請(qǐng)寫出?float?x?與“零值”比較的?if?語句。（4分）
標(biāo)準(zhǔn)答案示例： const float EPSINON = 0.00001; if ((x >= - EPSINON) && (x <= EPSINON) 不可將浮點(diǎn)變量用“==”或“！=”與數(shù)字比較，應(yīng)該設(shè)法轉(zhuǎn)化成“>=”或“<=”此類形式。 ??	? 如下是錯(cuò)誤的寫法，不得分。 ????if (x == 0.0)?? ????if (x != 0.0)?????? ???
請(qǐng)寫出?char ?*p?與“零值”比較的?if?語句。（3分）
標(biāo)準(zhǔn)答案： ????if?(p == NULL) ????if?(p != NULL)	如下寫法均屬不良風(fēng)格，不得分。 ????if (p == 0) ????if (p != 0)???? ????if (p) ? ????????if (!)????

?

二、以下為Windows NT下的32位C++程序，請(qǐng)計(jì)算sizeof的值（10分）

?

???????char?str[] = “Hello” ; ???????char???*p = str ; int?????n = 10; 請(qǐng)計(jì)算 sizeof (str ) =?6???（2分） ????????? sizeof ( p ) =???4???（2分） ?????????? sizeof ( n ) =???4???（2分）	void Func ( char str[100]) { 請(qǐng)計(jì)算 ?sizeof( str ) =???4?????（2分） } ?
	void *p = malloc( 100 ); 請(qǐng)計(jì)算 sizeof ( p ) =?4??????（2分） ?

?

三、簡(jiǎn)答題（25分）

?

1、頭文件中的?ifndef/define/endif?干什么用？（5分）

答：防止該頭文件被重復(fù)引用。

?

2、#include?<filename.h>???和?#include?“filename.h”?有什么區(qū)別？（5分）

答：對(duì)于#include?<filename.h>?，編譯器從標(biāo)準(zhǔn)庫路徑開始搜索?filename.h

????對(duì)于#include?“filename.h”?，編譯器從用戶的工作路徑開始搜索?filename.h

?

3、const?有什么用途？（請(qǐng)至少說明兩種）（5分）

答：（1）可以定義?const?常量

（2）const可以修飾函數(shù)的參數(shù)、返回值，甚至函數(shù)的定義體。被const修飾的東西都受到強(qiáng)制保護(hù)，可以預(yù)防意外的變動(dòng)，能提高程序的健壯性。

?

4、在C++?程序中調(diào)用被?C編譯器編譯后的函數(shù)，為什么要加?extern “C”？?（5分）

答：C++語言支持函數(shù)重載，C語言不支持函數(shù)重載。函數(shù)被C++編譯后在庫中的名字與C語言的不同。假設(shè)某個(gè)函數(shù)的原型為：?void foo(int x, int y);

該函數(shù)被C編譯器編譯后在庫中的名字為_foo，而C++編譯器則會(huì)產(chǎn)生像_foo_int_int之類的名字。

C++提供了C連接交換指定符號(hào)extern“C”來解決名字匹配問題。

?

5、請(qǐng)簡(jiǎn)述以下兩個(gè)for循環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)（5分）

?

for (i=0; i<N; i++) { if (condition) ????DoSomething(); else ????DoOtherthing(); }	if (condition) { for (i=0; i<N; i++) ????DoSomething(); } else { ????for (i=0; i<N; i++) ????DoOtherthing(); }
優(yōu)點(diǎn)：程序簡(jiǎn)潔 ? 缺點(diǎn)：多執(zhí)行了N-1次邏輯判斷，并且打斷了循環(huán)“流水線”作業(yè)，使得編譯器不能對(duì)循環(huán)進(jìn)行優(yōu)化處理，降低了效率。	優(yōu)點(diǎn)：循環(huán)的效率高 ? 缺點(diǎn)：程序不簡(jiǎn)潔 ? ?

?

四、有關(guān)內(nèi)存的思考題（每小題5分，共20分）

?

void GetMemory(char *p) { p = (char *)malloc(100); } void Test(void) { char *str = NULL; GetMemory(str);?? strcpy(str, "hello world"); printf(str); } ? 請(qǐng)問運(yùn)行Test函數(shù)會(huì)有什么樣的結(jié)果？ 答：程序崩潰。 因?yàn)镚etMemory并不能傳遞動(dòng)態(tài)內(nèi)存， Test函數(shù)中的?str一直都是?NULL。 strcpy(str, "hello world");將使程序崩潰。 ?	char *GetMemory(void) {?? char p[] = "hello world"; return p; } void Test(void) { char *str = NULL; str = GetMemory();??? printf(str); } ? 請(qǐng)問運(yùn)行Test函數(shù)會(huì)有什么樣的結(jié)果？ 答：可能是亂碼。 因?yàn)镚etMemory返回的是指向“棧內(nèi)存”的指針，該指針的地址不是?NULL，但其原現(xiàn)的內(nèi)容已經(jīng)被清除，新內(nèi)容不可知。
void GetMemory2(char **p, int num) { *p = (char *)malloc(num); } void Test(void) { char *str = NULL; GetMemory(&str, 100); strcpy(str, "hello");?? printf(str);??? } 請(qǐng)問運(yùn)行Test函數(shù)會(huì)有什么樣的結(jié)果？ 答： （1）能夠輸出hello （2）內(nèi)存泄漏 ? ?	void Test(void) { char *str = (char *) malloc(100); ????strcpy(str,?“hello”); ????free(str);???? ????if(str != NULL) ????{ ?????strcpy(str,?“world”); printf(str); } } 請(qǐng)問運(yùn)行Test函數(shù)會(huì)有什么樣的結(jié)果？ 答：篡改動(dòng)態(tài)內(nèi)存區(qū)的內(nèi)容，后果難以預(yù)料，非常危險(xiǎn)。 因?yàn)閒ree(str);之后，str成為野指針， if(str != NULL)語句不起作用。 ? ?

?

五、編寫strcpy函數(shù)（10分）

已知strcpy函數(shù)的原型是

???????char *strcpy(char *strDest, const char *strSrc);

???????其中strDest是目的字符串，strSrc是源字符串。

（1）不調(diào)用C++/C的字符串庫函數(shù)，請(qǐng)編寫函數(shù)?strcpy

char *strcpy(char *strDest, const char *strSrc);

{

????assert((strDest!=NULL) && (strSrc?!=NULL));?// 2分

????char *address =?strDest;???????????????????// 2分

????while( (*strDest++ = *?strSrc++) !=?‘\0’?)????// 2分

???????NULL ;

????return address ;??????????????????????????// 2分

}

?

（2）strcpy能把strSrc的內(nèi)容復(fù)制到strDest，為什么還要char *?類型的返回值？

答：為了實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)奖磉_(dá)式。??????????????????????????????????????????????// 2分

例如???????int length = strlen( strcpy( strDest, “hello world”) );

?

六、編寫類String的構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)和賦值函數(shù)（25分）

已知類String的原型為：

????class String

????{

?????public:

????????String(const char *str = NULL);?//?普通構(gòu)造函數(shù)

????????String(const String &other);????????//?拷貝構(gòu)造函數(shù)

????????~ String(void);?????????????????????//?析構(gòu)函數(shù)

????????String & operate =(const String &other);????//?賦值函數(shù)

?????private:

????????char??*m_data;????????????????//?用于保存字符串

????};

???????請(qǐng)編寫String的上述4個(gè)函數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)答案：

?

// String的析構(gòu)函數(shù)

???????String::~String(void)???????????????// 3分

{

????delete [] m_data;?????????????????????

//?由于m_data是內(nèi)部數(shù)據(jù)類型，也可以寫成?delete m_data;

???????}

?

???????// String的普通構(gòu)造函數(shù)????????????

???????String::String(const char *str)??????// 6分

{

????if(str==NULL)?????????????????????????

????{

???????m_data = new char[1];????//?若能加?NULL?判斷則更好

???????*m_data =?‘\0’;?????????????????????

????}?????????????????????????????????????????

????else

????{

???????int length = strlen(str);??????????

???????m_data = new char[length+1];?//?若能加?NULL?判斷則更好?????

???????strcpy(m_data, str);???????????????

????}

}??

//?拷貝構(gòu)造函數(shù)

????String::String(const String &other)???// 3分

????{??

????int length = strlen(other.m_data);

????m_data = new char[length+1];??????//?若能加?NULL?判斷則更好???

????strcpy(m_data, other.m_data);????????

}

//?賦值函數(shù)

????String & String::operate =(const String &other)????// 13分

????{??

???????// (1)?檢查自賦值?????????????????????// 4分

???????if(this == &other)

???????????return *this;

???

// (2)?釋放原有的內(nèi)存資源????????????// 3分

???????delete [] m_data;

??????

???????//?（3）分配新的內(nèi)存資源，并復(fù)制內(nèi)容?// 3分

????int length = strlen(other.m_data);

????m_data = new char[length+1];?????????//?若能加?NULL?判斷則更好

????????strcpy(m_data, other.m_data);

??????

???????//?（4）返回本對(duì)象的引用????????????// 3分

???????return *this;

}??

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的高质量C++/C编程指南（林锐）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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