Effective C++ 筆記 part 1、2

• Effective C++

1. 視 C++ 爲一個語言聯邦
   1. C
   2. object-oriented C++面向對象：封裝、繼承、多態
   3. Template C++泛型編程：包括TMP(Template Metaprogramming 模板元編程)
   4. STL：是一個Template程序庫，包括容器、迭代器、算法、函數對象
2. 寧以編譯器替換預處理器

儘量以 `const`、`enum`、`inline` 替換 `#define`

1. 1. 對於單純常量，最好以const對象或enums替換#defines（宏定義出錯時，編譯器會給出替換之後的錯誤信息，避免因追蹤變量而浪費時間）
   2. 對於形似函數的宏，最好改用inline函數替換#defines（#define單純文本替換，函數語義不清晰，使用時多加小括號）
2. 儘可能使用const

1. const 寫在T之前和之後無所謂，寫在*之前表示指向常量的指針，寫在*之後表示指針常量。STL的迭代器相當於一個T*指針，const_iterator相當於 const T*
2. 將某些東西聲明爲const可以幫助編譯器偵測出錯誤用法

使用const成員函數，以pass by reference-to-const方式傳遞對象，提升效率

1. 兩個成員函數如果只是常量性不同，可以被重載。調用時區分const.
2. const成員函數不能調用non-const成員函數，當non-const和const成員函數有着實質等價的實現時，在non-const中調用const版本可以複用代碼
3. bitwise constness與logical constness:

bitwise constness:(C++編譯器認爲的cosntness)。const成員函數不改變對象的任意一個bit。bitwise constness允許發生此現象：當某個指針隸屬於對象，而指針所指物不隸屬於對象時，成員函數更改了指針所指物。

logical constness:一個const成員函數可以修改它所處理的對象的某些bits。

達到logical constness:可以通過mutable關鍵字實現，mutable修飾的變量，將永遠處於可變的狀態，即使在一個const函數中。mutable釋放掉non-static成員變量的bitwise constness約束

1. 確定對象被使用前已經初始化

1. array(來自c part of c++)不保證其內容被初始化，vector(來自stl part of c++)有此保證
2. 確保每一個構造函數都將每一個成員初始化
   1. 對象的成員變量的初始化動作發生在這些成員的default構造函數被自動調用之時，即進入構造函數本體之前。在構造函數內爲成員變量賦值（xxx=y）的動作是賦值而不是初始化（相當於首先調default構造函數爲成員變量設初值，然後立刻爲它們賦予新值）
   2. 使用成員初值列(member initialization list)可以避免上述現象，初值列中針對各個成員變量而設的實參，被拿去作爲各成員變量之構造函數的實參，進行copy構造。對大多數類型而言，只進行一次copy構造比上述先初始化再用拷貝賦值運算符高效許多。對內置類型而言，二者成本相同，但爲了一致性，最好也採用initialization list的方式進行初始化
   3. 總是在初值列中列出所有成員變量，以免還得記住哪些成員變量可以無需初值。（如國內值類型成員在成員初值列遺漏了它，就沒有初值，引發不明確行爲）
   4. const或references成員變量，一定需要初值，不能賦值
   5. 爲內置型對象進行手工初始化，因爲c++編譯器不保證初始化它們。
3. 成員初始化次序：

base classes更早於derived classes被初始化

class成員變量按照其聲明次序被初始化，即使它們在成員初值列中以不同的次序出現。

1. local static對象與non-local static對象：

static對象不包括stack和heap-based對象。包括global對象，定義於namespace作用域內的對象，在classed內、在函數內、在file作用域內被聲明爲static的對象。

local static對象：函數內的static對象

non-local static對象：其他static對象

1. 編譯單元：產出單一目標文件(.o)的源碼。基本上是單一源碼文件加上其所含入的頭文件。

問題：c++對“定義域不同編譯單元內的non-local static對象”的初始化次序無明確定義。如果某編譯單元內的某個non-local static對象的初始化動作使用了另一編譯單元內的某個non-local static對象，它所用到的這個對象可能尚未被初始化。

解決：用local static對象替換non-loacl static對象：將每個non-local static對象搬到自己的專屬函數內，這些函數返回一個reference指向它所含的對象，然後用戶調用這些函數，而不是直接指涉這些對象。

1. 瞭解c++編譯器默默編寫並調用哪些函數

1. 如果自己沒有聲明，編譯器就會爲它聲明一個copy構造函數、一個copy assignment操作符和一個析構函數。如果自己沒有聲明任何構造函數，編譯器會爲它聲明一個default構造函數（如果自己有聲明一個有參構造函數，則編譯器不會再產出一個無參構造函數）。唯有當這些函數被調用時，它們纔會被編譯器創建出來。
   1. 編譯器產出的析構函數是non-virtual的，除非該class的base class自身生命有virtual析構函數，此時這個函數的虛屬性主要來自與其base class。
   2. 編譯器產出的copy構造函數和copy assignment操作符只是單純地將來源對象的每一個 non-static成員變量拷貝到目標對象

問題：c++並不允許將reference改指不同對象。如果打算在一個”內含reference成員”或“內含const成員”的class內支持賦值操作，必須自己定義copy assignment操作符

1. 1. 如果某個base classses將copy assignment操作符聲明爲private，編譯器將拒絕爲其derived classed生成一個copy assignment操作符（因爲編譯器爲derived classes所生的copy assignment操作符想象中可以處理base class成分，但它們卻無法調用base class 的assignment成員函數）

6.若不想使用編譯器自動生成的函數，就要明確拒絕

1. 所有編譯器產出的函數都是public類型的，爲阻止這些函數被創建出來，可將相應的成員函數聲明爲private並且不予實現。或在base class中聲明private的函數然後在derived class中private繼承。

1. 爲多態基類聲明virtual析構函數

1. 只有當class內至少一個virtual函數時，爲它聲明一個virtual析構函數
   1. 任何class只要帶有virtual函數都應該有一個virtual的析構函數（當derived class對象經由一個base class指針被刪除，而該base class帶着一個non-virtual析構函數，其結果未定義——實際執行時通常發生的是對象的derived成分沒被銷燬）
   2. 如果class無virtual函數（通常表示不意圖作爲一個基類），則不用virtual的析構函數（vptr指針會使對象體積增加，同類型(例如c++中 Point類，c中自定義的Point類型)不能再傳遞至其他語言所寫的函數，除非明確補償vptr）
2. virtual函數的實現：

爲實現virtual函數，對象必須攜帶一些信息（主要用於在運行期決定哪一個virtual函數該被調用），這份信息有vptr(virtual table pointer)指針指出。vptr指向一個由函數指針構成的數組（vtbl virtual table）,每個帶有virtual函數的class都有一個vtbl。當對象調用某一virtual函數，編譯器在該對象的vptr所指的那個vtbl中尋找適當的函數指針。

1. 析構函數運作順序：最深層派生(most derived)的那個class其析構函數最先被調用，然後是其每一個baseclass的析構函數被調用
2. STL容器的析構函數均是non-virtual，所以不能繼承包括STL容器在內的任一個帶有non-virtual析構函數的class
3. pure virtual 析構函數：當希望擁有一個抽象class,但手上沒有合適的pure virtual函數是，可以爲該class聲明一個pure virtual析構函數。因爲該class有一個pure virtual函數，所以它是抽象class，又由於它有個virtual析構函數，所以不需擔心析構函數的問題。

8.別讓異常逃離析構函數

1. 析構函數吐出異常，程序可能過早結束或引發不明確行爲。（假設對象含有多個元素，在析構第一個元素時發生異常，但其他9個元素也應該被銷燬（否則會內存泄露），在析構第二個元素時又發生了異常，兩個同時作用的異常導致不明確行爲）
2. 當析構函數中調用可能引發異常的函數時，析構函數可以：
   1. 如果該函數拋出異常就結束程序，通常通過調用abort函數完成

try(可能引發異常得函數)

catch(…){

        // 記錄信息之類的操作

        std::abort();

}

1. 吞下因函數調用失敗引發的異常  // 不推薦

在catch(…){//不調用abort}

1. 重新設計可能拋出異常的函數，使調用者有機會對可能出現的問題做出反應。

如果客戶需要對某個操作函數運行期間拋出的異常做出反應，那麼class應該提供一個普通函數（而非在析構函數中）執行該操作。

9.絕不在構造和析構函數中調用virtual函數

1. base class構造期間virtual函數絕不會下降到derived class階層（在derived class對象的base class構造(析構)期間，對象的類型是base class而不是derived class）
2. 一旦derived class析構函數開始執行，對象內的dericed class成員變量便呈現未定義值
3. 如果class有多個構造函數，每個都要執行某些相同的工作，可以將共同的初始化代碼放進一個初始化函數中
4. 當希望在base class中構造時需要調用適當版本的函數時，可以在base class中調用non-virtual函數，然後要求derived class的構造函數傳遞必要信息給base class構造函數

10.令operator= 返回一個reference to *this

包括+=、-=、*=等操作符也是一樣，返回一個reference to *this 可以實現連續賦值

       類名& operator=(const 類名& rhs){

       return *this; //

}

11.在operator=中處理自我賦值                               

當

       先進行證同測試 if(this == rhs) return *this;

1. 類名& operator=(const 類名& rhs){

       // 先記住原本的成員指針變量   //這樣在new失敗的情況下不會刪除原本的內存

       // 令原先的指針變量 = new T( );

       //  delete 記住的                

       // return *this;

}

1. copy and swap

類名& operator=(const 類名& rhs){

       類名 temp(rhs);

       swap(temp);

       return *this;

}

12.複製對象時勿忘其每一個成分

1. copying函數應該確保複製”對象內的所有成員變量”及“所有base class成分”（調用base class copying函數）

不要嘗試以某個copying函數實現另一個copying函數（即不能用operator=調用拷貝構造函數或者相反），應該將共同機能放進第三個函數中並由兩個copying函數共同調用。