精读 Effective C++

引言

深入 C++ 的诸多设计细节，了解实际场景的最佳实践，以面向对象的方式重新认识 C++。

将 C++ 视作一系列的语言

Item 1: View C++ as a federation of languages

最初，C++ 只是 C 语言加上一些面向对象的特性，所以 C++ 的原名是 “C with Classes”。 现在的 C++ 已经逐渐成熟，成为一门 多范式的程序设计语言（multiparadigm programming language）。同时支持过程式、面向对象、函数式、泛型编程，以及元编程。

C++ 的灵活使得它在很多问题上并没有统一的规则，而是取决于具体的程序设计范式和当前架构的设计意图。这样的情况下，我们最好把 C++ 看做是一系列的编程语言，而非一种特定的编程语言。

C++ 有四种主要的子语言：

• C：C++ 是基于 C 设计的，你可以只使用 C++ 中 C 的那部分语法。此时你会发现你的程序反映的完全是C的特征：没有模板、没有异常、没有重载。
• Object-Oriented C++：面向对象程序设计也是 C++ 的设计初衷：构造与析构、封装与继承、多态、动态绑定的虚函数。
• Template C++：这是 C++ 的泛型编程部分，多数程序员很少涉及，但模板在很多情况下仍然很方便。另外 模板元编程（template metaprogramming）也是一个新兴的程序设计范式，虽然有点非主流。
• STL：这是一个特殊的模板库，它的容器、迭代器和算法优雅地结合在一起，只是在使用时你需要遵循它的程序设计惯例。当然你也可以基于其他想法来构建模板库。

总之 C++ 并非单一的一门语言，它有很多不同的规则集。因而C++可以被视为四种主要子语言的集合，每个子语言都有自己的程序设计惯例。

C++ 程序设计的惯例并非一成不变，而是取决于你使用C++语言的哪一部分。例如， 在基于C语言的程序设计中，基本类型传参时传值比传引用更有效率。 然而当你接触Object-Oriented C++时会发现，传常量指针是更好的选择。 但是你如果又碰到了STL，其中的迭代器和函数对象都是基于C语言的指针而设计的， 这时又回到了原来的规则：传值比传引用更好。

避免使用 define

Item 2: Prefer consts, enums, and inlines to #defines

尽量使用常量、枚举和内联函数，代替 #define。我们知道 #define 定义的宏会在编译时进行替换，属于模块化程序设计的概念。 宏是全局的，面向对象程序设计中破坏了封装。因此在 C++ 中尽量避免它！

接着我们具体来看 #define 造成的问题。

不易理解

众所周知，由于预处理器会直接替换的原因，宏定义最好用括号括起来。#define函数将会产生出乎意料的结果：

#define MAX(a, b) a > b ? a : b
MAX(i++, j)

i 自加次数将取决于 j 的大小，然而调用者并不知情。宏的行为不易理解，本质上是因为宏并非 C++ 语言的一部分，它只是源代码的预处理手段。

不利于调试

宏替换发生在编译时，语法检查之前。因此相关的编译错误中不会出现宏名称，我们不知道是哪个宏出了问题。例如：

#define PERSON alice
PERSON = bob;

如果 alice 未定义，PERSON=bob; 便会出错：use of undeclared identifier ‘alice’。 然而我们可能不知道 alice 是什么东西，PERSON 才是我们定义的“变量”。

宏替换是在预处理过程中进行的，原则上讲编译器不知道宏的概念。然而，在现代的编译器中（例如Apple LLVM version 6.0）， 编译器会记录宏替换信息，在编译错误中给出宏的名称：

test.cpp:8:5: error: use of undeclared identifier 'alice'
    PERSON  = bob;
    ^
test.cpp:4:16: note: expanded from macro 'PERSON'
#define PERSON alice;
               ^

于是，Meyers 提到的这个问题已经不存在了。然而作者的本意在于：尽量使用编译器，而不是预处理器。 因为 #define 并不是 C++ 语言的一部分。

enum 比 const 更好用

既然 #define 不能封装在一个类中，我们可以用 static const 来定义一个常量，并把它的作用于局限在当前类：

class C{
    static const int NUM = 3;
    int a[NUM];
};

通常 C++ 要求所有的声明都给出定义，然而数值类型（char, int, long）的静态常量可以只给声明。这里的 NUM 就是一个例子。 然而，如果你想取 NUM 的地址，则会得到编译错误：

Undefined symbols for architecture x86_64:
  "C::NUM", referenced from:
      _main in a-88bbac.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

因此如果你要取地址，那么就给出它的定义：

class C{
    static const int NUM = 3;
    int a[NUM];
};
const int C::NUM;

因为声明 NUM 时已经给定了初始值，定义时不允许再次给初始值。 如果使用 enum，事情会简单很多：

class C{
    enum { NUM = 3 };
    int a[NUM];
};