C++程序设计最佳实践_C/C++_编程开发_程序员俱乐部

中国优秀的程序员网站程序员频道CXYCLUB技术地图
热搜:
更多>>
 
您所在的位置: 程序员俱乐部 > 编程开发 > C/C++ > C++程序设计最佳实践

C++程序设计最佳实践

 2012/4/25 17:14:25  jlins_you  程序员俱乐部  我要评论(0)
  • 摘要:随着计算机语言的发展,我们现在编写一个程序越来越容易了。利用一些软件开发工具,往往只要通过鼠标的拖拖点点,计算机就会自动帮你生成许多代码。但在很多时候,计算机的这种能力被滥用了,我们往往只考虑把这个程序搭起来,而不去考虑程序的性能如何,程序是否足够的健壮。而此节课的目的主要是介绍一些编码的经验,让大家编写的程序更加健壮和高性能。1、Preferconstandinlineto#define在C++编程中应该尽量使用const和inline来代替#define,尽量做到能不用#define就不用
  • 标签:程序 c++ 设计

随着计算机语言的发展,我们现在编写一个程序越来越容易了。利用一些软件开发工具,往往只要通过鼠标的拖拖点点,计算机就会自动帮你生成许多代码。但在很多时候,计算机的这种能力被滥用了,我们往往只考虑把这个程序搭起来,而不去考虑程序的性能如何,程序是否足够的健壮。而此节课的目的主要是介绍一些编码的经验,让大家编写的程序更加健壮和高性能。 ?   1、Prefer const and inline to #define? ?   在C++编程中应该尽量使用const和inline来代替#define,尽量做到能不用#define就不用。#define常见的用途有“定义常量”以及“定义宏”,但其中存在诸多的弊病。? ?   第一,查错不直观,不利于调试。Define的定义是由预处理程序处理的,作的是完全的文本替换,不做任何的类型检查。在编译器处理阶段,define定义的东西已经被完全替换了,这样在debug的时候就看不到任何的相关信息,即跟踪时不能step into宏。例如,把ASPECT_RATIO用define定义成1.653,编译器就看不到ASPECT_RATIO这个名字了。如果编译器报1.653错,那么就无从知道此1.653来自于何处。在真正编码的时候应该使用如下的语句来定义: ? ? static const double ASPECT_RATIO = 1.653; ?   第二,没有任何类型信息,不是type safe。因为它是文本级别的替换,这样不利于程序的维护。 ?   第三,define的使用很容易造成污染。比如,如果有两个头文件都定义了ASPECT_RATIO, 而一个CPP文件又同时包含了这两个头文件,那么就会造成冲突。更难查的是另外一种错误,比如有如下的代码: [cpp]?view plaincopyprint?
  1. //?in?header?file?def.h??
  2.  #define?Apple?1??
  3.  #define?Orange?2??
  4.   ?#define?Pineapple?3???
  5.  ?…??
  6.  //?in?some?cpp?file?that?includes?the?def.h??
  7.  enum?Colors?{White,?Black,?Purple,?Orange};??

在.h文件中Orange被定义成水果的一种,而在.cpp文件中Orange又成为了一种颜色,那么编译器就会把此处的Orange替换成2,编译可能仍然可以通过,程序也能够运行,但是这就成了一个bug,表现出古怪的错误,且很难查错。再比如定义了一个求a与b哪个数大的宏,#define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))   int a = 5, b = 0;?   max(++ a, b);?   max(++ a, b + 10); ?   在上面的操作中,max(++ a, b); 语句中a被++了两次,而max(++ a, b + 10); 语句中a只加了一次,这样在程序处理中就很有可能成为一个bug,且此bug也非常的难找。在实际编码时可以使用如下的语句来做:   template?   inline const T&?   max(const T& a, const T& b) { return a > b ? a : b; } ?   2、Prefer C++-style casts? ?   在程序中经常会需要把一种类型转换成另外一种类型,在C++中应该使用static_cast、const_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast关键字来做类型转换。因为这有以下好处,一是其本身就是一种注释,在代码中看到上面这些关键字就可马上知道此处是进行类型转换。二是C语言中类型转换通常是很难进行搜索的,而通过关键字cast则可以很容易的找到程序中出现类型转换的地方了。 ?   3、Distinguish between prefix and postfix forms of increment and decrement operators? ?   通常对于操作系统或编译器自身支持的类型,prefix(前缀,如++i)与postfix(后缀,如i++)的效果是一样的。因为现在的编译器都很聪明,它会自动做优化,这两者的汇编代码是一样的,性能不会有差别。但有时候也会有不同的,如一些重载caozuofu.html" target="_blank">操作符的类型。下面是模拟prefix与postfix的操作过程,可以发现在postfix操作中会生成一个临时变量,而这一临时变量是会占用额外的时间和开销的。 [cpp]?view plaincopyprint?
  1. //?prefix?form:?increment?and?fetch??
  2.  UPInt&?UPInt::operator++()???
  3.   {???
  4.   ?*this?+=?1;?//?increment???
  5.   return?*this;?//?fetch???
  6.   }???
  7.  //?postfix?form:?fetch?and?increment???
  8.   const?UPInt?UPInt::operator++(int)???
  9.   {??
  10.   ?UPInt?oldValue?=?*this;?//?fetch??
  11.   ++(*this);?//?increment???
  12.   ?return?oldValue;?//?return?what?was?fetched??
  13.  ?}??

?

一般情况下不需要区分是先++,还是后++,但是我们在编写程序的时候最好能习惯性的将其写成++i的形式,如在使用STL中的iterator时,prefix与postfix会有相当大的性能差异。请不要小看这些细节,实际在编写程序的时候,若不注意具体细节,你会发现程序的性能会非常的低。但要注意,虽然在大多数情况下可以用prefix来代替postfix,但有一种情况例外,那就是有[]操作符时,比如gzArray [++index] 是不等于 gzArray[index++]的。

4、Minimizing Compile-time Dependencies? ?   有些人在编写程序时,往往喜欢将一个.h文件包含到另一个.h文件,而实践证明在做大型软件时这是一个非常不好的习惯,因这样会造成很多依赖的问题,包含较多的.h文件,别人又使用了这个class,而在他的那个工程中可能并不存在这些.h文件,这样很可能就编译不能通过。而且这样做,还可能造成很难去更新一个模块的情况。因为一个.h文件被很多模块包含的话,如果修改了此.h文件,在编译系统的时候,编译器会去寻找哪些模块依赖于某个被修改过的.h文件,那么就导致了所有包含入此.h文件的模块全都要进行重新编译。在项目比较小的时候,大家可能还感觉不到差别,但是如果说是在大型的软件系统里,你可能编译一遍源码需要七、八个小时。如果你这个.h文件被很多模块包含的话,就算在.h文件中加了一行注释,在编译时编译器检查哪些文件被改动,那么所有包含入此.h文件的模块都会被重新编译,造成巨大的时间和精力负担。对于此问题,解决的方法就是让.h文件自包含,也就是说让它包含尽量少的东西。所谓尽量少是指如删掉任何一个它包含进来的.h文件,都将无法正常进行工作。其实在很多情况下,并不需要一个.h文件去包含另一个.h文件,完全可以通过class声明来解决依赖关系的这种问题。再来看下面这个例子[cpp]?view plaincopyprint?
  1. #include?"a.h"?//?class?A??
  2.  #include?"b.h"?//?class?B??
  3.  #include?"c.h"?//?class?C??
  4.  #include?"d.h"?//?class?D??
  5.  #include?"e.h"?//?class?E??
  6.  class?X?:?public?A,?private?B??
  7.  {??
  8.   public:??
  9.  E?SomeFunctionCall(E?someParameter);???
  10.   private:??
  11.  ?D?m_dInstance;??
  12.  };??

?

当类X从类A和类B中派生时,需要知道X在内存中都有哪些data,通常在内存中前面是基类的data,后面紧跟的是此派生类自身定义的data,因此就必须知道类A与类B的内部细节,要不然编译器就无法来安排内存了。但是在处理参数以及参数返回值的时候,实际上并不需要知道这些信息,在此处定义的SomeFunctionCall()只需知道E是个class就足够了,并不需要知道类E中的data如长度等的具体细节。上面的代码应该改写成如下的形式,以减少依赖关系:

?

[cpp]?view plaincopyprint?
  1. #include?"a.h"?//?class?A??
  2.   #include?"b.h"?//?class?B??
  3.   #include?"c.h"?//?class?C??
  4.   #include?"d.h"?//?class?D??
  5.   class?E;??
  6.   class?X?:?public?A,?private?B??
  7.   {??
  8.    public:??
  9.   E?SomeFunctionCall(E?someParameter);???
  10.    private:??
  11.   D?m_dInstance;??
  12.   };???
  13. ???
  14.   5、Never?treat?arrays?polymorphically???
  15. ???
  16.   不要把数组和多态一起使用,请看下面的例子。??
  17.   class?BST?{?...?};???
  18.   class?BalancedBST:?public?BST?{?...?};???
  19.   void?printBSTArray(ostream&?s,?const?BST?array[],?int?numElements)???
  20.   {???
  21.   for?(int?i?=?0;?i?<?numElements;?++i)???
  22.   {???
  23.   ?s?<<?array[i];???
  24.   //?this?assumes?an?operator<<?is?defined?for?BST??
  25.   }???
  26.   }??
  27. ???
  28.   BalancedBST?bBSTArray[10];???
  29.   printBSTArray(cout,?bBSTArray,?10);???

在printBSTArray()函数中,尽管传入的参数是BalancedBST类型,但由于其本来定义的类型是BST,那么它依然会根据BST来计算类型的长度。而通常派生类实例所占的内存要比基类实例所占的内存大一些,因此该程序在编译时会报错。请记住,永远不要把数组和C++的多态性放在一起使用。

?

?   6、Prevent exceptions from leaving destructors? ?   析构函数中一定不要抛出异常。通常有两种情况会导致析构函数的调用,一种是当该类的对象离开了它的域,或delete表达式中一个该类对象的指针,另一种是由于异常而引起析构函数的调用。 ?   如果析构函数被调用是由于exception引起,而此时在析构函数中又抛出了异常,程序会立即被系统终止,甚至都来不及进行内存释放。因此如果在析构函数中抛出异常的话,就很容易混淆引起异常的原因,且这样的软件也会让用户非常恼火。由于析构函数中很可能会调用其它的一些函数,所以在写析构函数的时候一定要注意,对这些函数是否会抛出异常要非常清楚,如果会的话,就一定要小心了。比如下面这段代码: [cpp]?view plaincopyprint?
  1. Session::~Session()???
  2.  ?{???
  3.   logDestruction(this);??
  4.  ?}???
  5. ???
  6.   比如logDestruction()函数可能会抛出异常,那么我们就应该采用下面这种代码的形式:???
  7.   Session::~Session()???
  8.  ?{???
  9.   ?try???
  10.   {??
  11.    logDestruction(this);???
  12.   ?}??
  13.   ?catch?(...)???
  14.   {???
  15.   ?}???
  16.  }???

?

这样程序出错的时候不会被立即关掉,可以给用户一些其它的选择,至少先让他把目前在做的工作保存下来。

?   7、Optimization:Remember the 80-20 rule? ?   在软件界有一个20-80法则,其实这是一个很有趣的现象,比如一个程序中20%的代码使用了该程序所占资源的80%;一个程序中20%的代码占用了总运行时间的80%;一个程序中20%的代码使用了该程序所占内存的80%;在20%的代码上面需要花费80%的维护力量,等等。这个规律还可以被继续推广下去,不过这个规律无法被证明,它是人们在实践中观察得出的结果。从这个规律出发,我们在做程序优化的时候,就有了针对性。比如想提高代码的运行速度,根据这个规律可以知道其中20%的代码占用了80%的运行时间,因此我们只要找到这20%的代码,并进行相应的优化,那么我们程序的运行速度就可以有较大的提高。再如有一个函数,占用了程序80%的运行时间,如果把这个函数的执行速度提高10倍,那么对程序整体性能的提高,影响是非常巨大的。如果有一个函数运行时间只占总时间的1%,那就算把这个函数的运行速度提高1000倍,对程序整体性能的提高也是影响不大的。所以我们的基本思想就是找到占用运行时间最大的那个函数,然后去优化它,哪怕只是改进了一点点,程序的整体性能也可以被提高很多。 ?   要想找出那20%的代码,我们的方法就是使用Profiler,它实际上是一些公司所开发的工具,可以检查程序中各个模块所分配内存的使用情况,以及每个函数所运行的时间等。常见的Profiler有Intel公司开发的VTune,微软公司开发的Visual Studio profiler,DevPartner from Compuware等。
发表评论
用户名: 匿名