高質(zhì)量C-C++編程指南

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)高質(zhì)量C+/C編程指南文件狀態(tài)草稿文件正式文件更改正式文件文件標識：當前版本：1.0作者：林銳博士完成日期：2001年7月24日版本歷史版本/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誤目錄前言軟件質(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

2、捏造的C+/C程序怎么會有那么多的毛?。俊眲e難過，作者只不過比你早幾年、多幾次驚慌而已。請花一兩個小時認真閱讀這本百頁經(jīng)書，你將會獲益匪淺，這是前面N-1個讀者的建議。一、編程老手與高手的誤區(qū)自從計算機問世以來，程序設計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度表，只有討好領導的馬屁精才有進度表，真正的程序員會讓領導提心吊膽。(2)真正的程序員不寫使用說明書，用戶應當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，它理所當然也很難讀。(4)

3、真正的程序員不畫流程圖，原始人和文盲才會干這事。(5)真正的程序員不看參考手冊，新手和膽小鬼才會看。(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隊開發(fā)的理念，除非他自己是頭頭。(9)真正的程序員的程序不會在第一次就正確運行，但是他們愿意守著機器進行若干個30小時的調(diào)試改錯。(10)真正的程序員不會在上午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，程序員的很多缺點竟然可以被當作優(yōu)點來欣賞。就象在

4、武俠小說中，那些獨來獨往、不受約束且?guī)c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。我從讀大學到博士畢業(yè)十年來一直勤奮好學，累計編寫了數(shù)十萬行C+/C代碼。有這樣的苦勞和疲勞，我應該稱得上是編程老手了吧？我開發(fā)的軟件都與科研相關（集成電路CAD和3D圖形學領域），動輒數(shù)萬行程序，技術復雜，難度頗高。這些軟件頻頻獲獎，有一個軟件獲得首屆中國大學生電腦大賽軟件展示一等獎。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”，可以說明我算得上是編程高手了吧？可惜這種個人感覺不等于事實。讀博期間我曾用一年時間開發(fā)了一個近10萬

5、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教。他雖然從未涉足過3D圖形領域，卻在幾十分鐘內(nèi)指出該軟件多處重大設計錯誤。讓人感覺那套軟件是用紙糊的華麗衣服，扯一下掉一塊，戳一下破個洞。我目瞪口呆地意識到這套軟件毫無實用價值，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)生在最心痛的時刻，在沮喪和心痛之后，我作了深刻反省，“面壁”半年，重新溫習軟件設計的基礎知識。補修“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！這么一個小不點的函數(shù)，他從三

6、個方面考查：（1）編程風格；（2）出錯處理；（3）算法復雜度分析（用于提高性能）。在大學里從來沒有人如此嚴格地考查過我的程序。我化了半個小時，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“考場”，大汗淋漓地出“考場”。這“高手”當?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)量程序設計是非常重要的環(huán)節(jié)，畢竟軟件是靠編程來實現(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！

7、就我的經(jīng)歷與閱歷來看，國內(nèi)大學的計算機教育壓根就沒有灌輸高質(zhì)量程序設計的觀念，教師們和學生們也很少自覺關心軟件的質(zhì)量。勤奮好學的程序員長期在低質(zhì)量的程序堆中滾爬，吃盡苦頭之后才有一些心得體會，長進極慢，我就是一例。現(xiàn)在國內(nèi)IT企業(yè)擁有學士、碩士、博士文憑的軟件開發(fā)人員比比皆是，但他們在接受大學教育時就“先天不足”，豈能一到企業(yè)就突然實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。試問有多少軟件開發(fā)人員對正確性、健壯性、可靠性、效率、易用性、可讀性（可理解性）、可擴展性、可復用性、兼容性、可移植性等質(zhì)量屬性了如指掌？并且能在實踐中運用自如？。“高質(zhì)量”可不是干活小心點就能實現(xiàn)的！我們有充分的理由疑慮：（1）編程老手可能會長期用隱

8、含錯誤的方式編程（習慣成自然），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。事實證明如此。我到上海貝爾工作一年來，陸續(xù)面試或測試過近百名“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，很多程序員對指針、內(nèi)存管理一知半解，。領導們不敢相信這是真的。我做過現(xiàn)場試驗：有一次部門新進14名碩士生，在開歡迎會之前對他們進行“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)果沒有一個人及格，有半數(shù)人得零分。競爭對手公司的朋友們也做過試驗，同樣一敗涂地。真的不是我“心

9、狠手辣”或者要求過高，而是很多軟件開發(fā)人員對自己的要求不夠高。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，我們怎么敢期望中小公司拿出高質(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，請您別見笑。定義1：能長期穩(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計方面的英文著作，越看越羞慚。因為發(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

10、水平，還好意思談什么老手和高手。希望和我一樣在國內(nèi)土生土長的程序員朋友們能夠做到：（1）知錯就改；（2）經(jīng)常溫故而知新；（3）堅持學習，天天向上。二、本書導讀首先請做附錄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。然后參照答案嚴格打分。（1）如果你只得了幾十分，請不要聲張，也不要太難過。編程質(zhì)量差往往是由于不良習慣造成的，與人的智力、能力沒有多大關系，還是有藥可救的。成績越差，可以進步的空間就越大，中國不就是在落后中趕超發(fā)達資本主義國家嗎？只要你能下決心改掉不良的編程習慣，第二次考試就能及格了。（2）如果你考及格了，表明你的技術基礎不錯，希望你能虛心學習、不斷進步。如果你還沒有

11、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，你有義務和資格為你所在的團隊作“C+/C編程”培訓。希望你能和我們多多交流、相互促進。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編程風格。難度不高，但是細節(jié)比較多。別小看了，提高質(zhì)量就是要從這些點點滴滴做起。世上不存在最好的編程風格，一切因需求而定。團隊開發(fā)講究風格一致，如果制定了大家認可的編程風格，那么所有組員都要遵守。如果讀者覺得本書的編程風格比較合你的工作，那么就采用它

12、，不要只看不做。人在小時候說話發(fā)音不準，寫字潦草，如果不改正，總有后悔的時候。編程也是同樣道理。第七章至第十一章是專題論述，技術難度比較高，看書時要積極思考。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，與我切磋了一把?？墒沁^了兩周，他告訴我，他忙了兩天追查出一個Bug，想不到又是“野指針”出問題，只好重讀第七章。光看本書對提高編程質(zhì)量是有限的，建議大家閱讀本書的參考文獻，那些都是經(jīng)典名著。如果你的編程質(zhì)量已經(jīng)過關了，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臺階

13、。上海貝爾的員工可以向網(wǎng)絡應用事業(yè)部軟件工程研究小組索取CMMI有關資料，最好能參加培訓。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)絡應用事業(yè)部的一個規(guī)范化文件，同時作為培訓教材。由于C+/C編程是眾所周知的技術，沒有秘密可言。編程的好經(jīng)驗應該大家共享，我們自己也是這么學來的。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）如果競爭對手公司的員工得到本書，請勿公開使用，以免發(fā)生糾紛。預計到2002年7月，我們將建立切合中國國情的CMM

14、I 3級解決方案。屆時，包括本書在內(nèi)的約1000頁規(guī)范將嚴格受控。歡迎讀者對本書提出批評建議。林銳，2001年7月第1章文件結(jié)構(gòu)每個C+/C程序通常分為兩個文件。一個文件用于保存程序的聲明（declaration），稱為頭文件。另一個文件用于保存程序的實現(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

15、息。（2）文件名稱，標識符，摘要。（3）當前版本號，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)絡應用事業(yè)部* All rights reserved.* 文件名稱：filename.h* 文件標識：見配置管理計劃書* 摘要：簡要描述本文件的內(nèi)容* 當前版本：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

16、見示例1-1）。（2）預處理塊。（3）函數(shù)和類結(jié)構(gòu)聲明等。假設頭文件名稱為graphics.h，頭文件的結(jié)構(gòu)參見示例1-2。【規(guī)則1-2-1】為了防止頭文件被重復引用，應當用ifndef/define/endif結(jié)構(gòu)產(chǎn)生預處理塊?！疽?guī)則1-2-2】用#include 格式來引用標準庫的頭文件（編譯器將從標準庫目錄開始搜索）?！疽?guī)則1-2-3】用#include“filename.h”格式來引用非標準庫的頭文件（編譯器將從用戶的工作目錄開始搜索）?！窘ㄗh1-2-1】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)可以在聲明的同時被定義，并且自動成為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。這雖然會帶來書寫上的方

17、便，但卻造成了風格不一致，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?！窘ㄗh1-2-2】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。#ifndefGRAPHICS_H/防止graphics.h被重復引用#defineGRAPHICS_H#include /引用標準庫的頭文件#include“myheader.h”/引用非標準庫的頭文件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)1.3定義文件的結(jié)構(gòu)定義文件有三部

18、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）對一些頭文件的引用。（3）程序的實現(xiàn)體（包括數(shù)據(jù)和代碼）。假設定義文件的名稱為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)的實現(xiàn)體void Function1()/ 類成員函數(shù)的實現(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語言的初學者雖然會用使用頭文件，但常常不明其理。這里對頭文件的作用略作解釋：（1

19、）通過頭文件來調(diào)用庫功能。在很多場合，源代碼不便（或不準）向用戶公布，只要向用戶提供頭文件和二進制的庫即可。用戶只需要按照頭文件中的接口聲明來調(diào)用庫功能，而不必關心接口怎么實現(xiàn)的。編譯器會從庫中提取相應的代碼。（2）頭文件能加強類型安全檢查。如果某個接口被實現(xiàn)或被使用時，其方式與頭文件中的聲明不一致，編譯器就會指出錯誤，這一簡單的規(guī)則能大大減輕程序員調(diào)試、改錯的負擔。1.5目錄結(jié)構(gòu)如果一個軟件的頭文件數(shù)目比較多（如超過十個），通常應將頭文件和定義文件分別保存于不同的目錄，以便于維護。例如可將頭文件保存于include目錄，將定義文件保存于source目錄（可以是多級目錄）。如果某些頭文件是私有

20、的，它不會被用戶的程序直接引用，則沒有必要公開其“聲明”。為了加強信息隱藏，這些私有的頭文件可以和定義文件存放于同一個目錄。第2章程序的版式版式雖然不會影響程序的功能，但會影響可讀性。程序的版式追求清晰、美觀，是程序風格的重要構(gòu)成因素?？梢园殉绦虻陌媸奖扔鳛椤皶ā?。好的“書法”可讓人對程序一目了然，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，更令維護者煩惱有加。請程序員們學習程序的“書法”，彌補大學計算機教育的漏洞，實在很有必要。2.1空行空行起著分隔程序段落的作用?？招械皿w（不過多也不過少）將使程序的布局更加清晰?？招胁粫速M內(nèi)存，雖然打印含有空行的程序是會多消耗一些紙張，

21、但是值得。所以不要舍不得用空行?！疽?guī)則2-1-1】在每個類聲明之后、每個函數(shù)定義結(jié)束之后都要加空行。參見示例2-1（a）【規(guī)則2-1-2】在一個函數(shù)體內(nèi)，邏揖上密切相關的語句之間不加空行，其它地方應加空行分隔。參見示例2-1（b）/ 空行void Function1()/ 空行void Function2()/ 空行void Function3()/空行while (condition)statement1;/空行if (condition)statement2;elsestatement3;/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2.2代碼

22、行【規(guī)則2-2-1】一行代碼只做一件事情，如只定義一個變量，或只寫一條語句。這樣的代碼容易閱讀，并且方便于寫注釋?！疽?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。示例2-2（a）為風格良好的代碼行，示例2-2（b）為風格不良的代碼行。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 (w

23、idth height)dosomething();if (width =”、“=”、“+”、“*”、“%”、“&”、“|”、“”這類操作符前后不加空格?！窘ㄗh2-3-1】對于表達式比較長的for語句和if語句，為了緊湊起見可以適當?shù)厝サ粢恍┛崭?，如for (i=0; i10; i+)和if (a=b) & (c= 2000)/ 良好的風格if(year=2000)/ 不良的風格if (a=b) & (c=b&c=d)/ 不良的風格for (i=0; i10; i+)/ 良好的風格for(i=0;i10;i+)/ 不良的風格for (i = 0; I 10; i +)/ 過多的空格x = a

24、b ? a : b;/ 良好的風格x=aFunction();/ 不要寫成 b - Function();示例2-3 代碼行內(nèi)的空格2.4對齊【規(guī)則2-4-1】程序的分界符和應獨占一行并且位于同一列，同時與引用它們的語句左對齊?！疽?guī)則2-4-2】 之內(nèi)的代碼塊在右邊數(shù)格處左對齊。示例2-4（a）為風格良好的對齊，示例2-4（b）為風格不良的對齊。void Function(int x) /programcodevoid Function(int x) /programcodeif (condition) /programcodeelse /programcodeif (condition) /

25、programcodeelse /programcodefor (initialization; condition; update) /programcodefor (initialization; condition; update) /programcodeWhile (condition) /programcodewhile (condition) /programcode如果出現(xiàn)嵌套的，則使用縮進對齊，如：示例2-4(a)風格良好的對齊示例2-4(b)風格不良的對齊2.5長行拆分【規(guī)則2-5-1】代碼行最大長度宜控制在70至80個字符以內(nèi)。代碼行不要過長，否則眼睛看不過來，也不便于打

26、印。【規(guī)則2-5-2】長表達式要在低優(yōu)先級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）。拆分出的新行要進行適當?shù)目s進，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 Draw();/類的成員函數(shù)【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作的函數(shù)等。例如：intminValue;intmaxValue;intSetValue();intGe

27、tValue();【建議3-1-1】盡量避免名字中出現(xiàn)數(shù)字編號，如Value1,Value2等，除非邏輯上的確需要編號。這是為了防止程序員偷懶，不肯為命名動腦筋而導致產(chǎn)生無意義的名字（因為用數(shù)字編號最省事）。3.2簡單的Windows應用程序命名規(guī)則作者對“匈牙利”命名規(guī)則做了合理的簡化，下述的命名規(guī)則簡單易用，比較適合于Windows應用軟件的開發(fā)?！疽?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voidDraw(void);/ 函數(shù)名voidSetValue(int value);/ 函數(shù)名【規(guī)則3-2-

28、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;intdrawMode;【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;【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【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【規(guī)則3-2-6】

29、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;【規(guī)則3-2-7】為了防止某一軟件庫中的一些標識符和其它軟件庫中的沖突，可以為各種標識符加上能反映軟件性質(zhì)的前綴。例如三維圖形標準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簡單的Unix應用程序命名規(guī)則第4章表達式和基本語句讀者可能懷疑：連if、for、while、goto、switch這樣簡單的東西也要探討編程風格

30、，是不是小題大做？我真的發(fā)覺很多程序員用隱含錯誤的方式寫表達式和基本語句，我自己也犯過類似的錯誤。表達式和語句都屬于C+/C的短語結(jié)構(gòu)語法。它們看似簡單，但使用時隱患比較多。本章歸納了正確使用表達式和語句的一些規(guī)則與建議。4.1運算符的優(yōu)先級C+/C語言的運算符有數(shù)十個，運算符的優(yōu)先級與結(jié)合律如表4-1所示。注意一元運算符+-*的優(yōu)先級高于對應的二元運算符。優(yōu)先級運算符結(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=+=-=*=/=%=&=|=

31、從左至右表4-1運算符的優(yōu)先級與結(jié)合律【規(guī)則4-1-1】如果代碼行中的運算符比較多，用括號確定表達式的操作順序，避免使用默認的優(yōu)先級。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，應當用括號確定表達式的操作順序。例如：word = (high = b & c d & c + f = g + h ;/復合表達式過于復雜【規(guī)則4-2-2】不要有多用途的復合表達式。例如：d = (a = b + c) + r ;該表達式既求a值又求d值。應該拆分為兩個獨立的語句：a = b + c;d = a + r;【規(guī)則4-2-3】不要把程序中的復合表達式與“真正的數(shù)學表達式”混淆。例如：if

32、(a b c)/ a b c是數(shù)學表達式而不是程序表達式并不表示if (ab) & (bc)而是成了令人費解的if ( (ab)=”或“=-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【規(guī)則4-3-4】應當將指針變量用“=”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。假設指針變量的名字為p，它與零值比較的標準if語句如下：if (p = NULL)/ p與NULL顯式比較，強調(diào)p是指針變量if (p != NULL)不要寫成if (p = 0)/ 容易讓人誤

33、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if語句的補充說明有時候我們可能會看到if (NULL = p) 這樣古怪的格式。不是程序?qū)戝e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。編譯器認為 if (p = NULL) 是合法的，但是會指出 if (NULL = p)是錯誤的，因為NULL不能被賦值。程序中有時會遇到if/else/return的組合，應該將如下不良風格的程序if (condition)return x;return y;改寫為if (condi

34、tion)return x;elsereturn y;或者改寫成更加簡練的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)體的復雜性?！窘ㄗh4-4-1】在多重循環(huán)中，如果有可能，應當將最長的循環(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; row100; row+)for ( col=0; col5; col+ )sum = sum + a

35、rowcol;for (col=0; col5; col+ )for (row=0; row100; row+)sum = sum + arowcol;示例4-4(a) 低效率：長循環(huán)在最外層示例4-4(b) 高效率：長循環(huán)在最內(nèi)層【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)，使得編譯器不能對循環(huán)進行優(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-

36、4(c)的寫法比較好，因為程序更加簡潔。for (i=0; iN; i+)if (condition)DoSomething();elseDoOtherthing();if (condition)for (i=0; iN; i+)DoSomething();elsefor (i=0; iN; i+)DoOtherthing();表4-4(c) 效率低但程序簡潔表4-4(d) 效率高但程序不簡潔4.5 for語句的循環(huán)控制變量【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?！窘ㄗh4-5-1】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

37、的x值屬于半開半閉區(qū)間“0 = x N”，起點到終點的間隔為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”，起點到終點的間隔為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; xN; x+)for (int x=0; x 0 )*pbTo + = *pbFrom + ;return pvTo;示例6-5復制不重疊的內(nèi)存塊assert不是一個倉促拼湊起來的宏。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as

38、sert看成一個在任何系統(tǒng)狀態(tài)下都可以安全使用的無害測試手段。如果程序在assert處終止了，并不是說含有該assert的函數(shù)有錯誤，而是調(diào)用者出了差錯，assert可以幫助我們找到發(fā)生錯誤的原因。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。你化了很多時間，不是為了排除錯誤，而只是為了弄清楚這個錯誤到底是什么。有的時候，程序員偶爾還會設計出有錯誤的斷言。所以如果搞不清楚斷言檢查的是什么，就很難判斷錯誤是出現(xiàn)在程序中，還是出現(xiàn)在斷言中。幸運的是這個問題很好解決，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。這好比一個人在森林里，看到樹上釘著一塊“危險”

39、的大牌子。但危險到底是什么？樹要倒？有廢井？有野獸？除非告訴人們“危險”是什么，否則這個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【規(guī)則6-5-1】使用斷言捕捉不應該發(fā)生的非法情況。不要混淆非法情況與錯誤情況之間的區(qū)別，后者是必然存在的并且是一定要作出處理的?！疽?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）?！窘ㄗh6-5-1】在編寫函數(shù)時，要進行反復的考查，并且自問：“我打算做哪些假定？”一旦確定了的假定，就要使用斷言對假定進行檢查?！窘ㄗh6-5-2】一般教科書都鼓勵程序員們進行防錯設計，但要記住這種編程風格可能

40、會隱瞞錯誤。當進行防錯設計時，如果“不可能發(fā)生”的事情的確發(fā)生了，則要使用斷言進行報警。6.6引用與指針的比較引用是C+中的概念，初學者容易把引用和指針混淆一起。一下程序中，n是m的一個引用（reference），m是被引用物（referent）。int m;int &n = m;n相當于m的別名（綽號），對n的任何操作就是對m的操作。例如有人名叫王小毛，他的綽號是“三毛”。說“三毛”怎么怎么的，其實就是對王小毛說三道四。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)建的同時必須被初始化（指針則可以在任何時候被初始化）。（2）不能有NULL引用

41、，引用必須與合法的存儲單元關聯(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系（指針則可以隨時改變所指的對象）。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

42、x是外部變量n的一份拷貝，改變x的值不會影響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，改變該指針的內(nèi)容將導致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

43、是同一個東西，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對比上述三個示例程序，會發(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?shù)墓ぞ咦銮∪缙浞值墓ぷ鳌薄Ｖ羔樐軌蚝翢o約束地操作內(nèi)存中的如何東西，盡管指針功能強大，但是非常危險。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對象的“別名”，那么就用“引用”，

44、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 everybodyBill 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)存儲區(qū)域分配。內(nèi)存在程序編譯

45、的時候就已經(jīng)分配好，這塊內(nèi)存在程序的整個運行期間都存在。例如全局變量，static變量。（2）在棧上創(chuàng)建。在執(zhí)行函數(shù)時，函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲單元都可以在棧上創(chuàng)建，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時這些存儲單元自動被釋放。棧內(nèi)存分配運算內(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，亦稱動態(tài)內(nèi)存分配。程序在運行的時候用malloc或new申請任意多少的內(nèi)存，程序員自己負責在何時用free或delete釋放內(nèi)存。動態(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)存錯誤及其對策發(fā)生內(nèi)存錯誤是件非常麻煩的事情。編譯器不能自動發(fā)現(xiàn)這些錯誤，通常是在程序運行時才能捕捉到。而這些

46、錯誤大多沒有明顯的癥狀，時隱時現(xiàn)，增加了改錯的難度。有時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，錯誤又發(fā)作了。常見的內(nèi)存錯誤及其對策如下：內(nèi)存分配未成功，卻使用了它。編程新手常犯這種錯誤，因為他們沒有意識到內(nèi)存分配會不成功。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)進行檢查。如果是用malloc或new來申請內(nèi)存，應該用if(p=NULL) 或if(p!=NULL)進行防錯處理。內(nèi)存分配雖然成功，但是尚未初始化就引用它。犯這種錯誤主要有兩個起因：一是沒有初始化的觀念；二是誤以為內(nèi)存的缺省初值全

47、為零，導致引用初值錯誤（例如數(shù)組）。內(nèi)存的缺省初值究竟是什么并沒有統(tǒng)一的標準，盡管有些時候為零值，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。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)組時經(jīng)常發(fā)生下標“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，導致數(shù)組操作越界。忘記了釋放內(nèi)存，造成內(nèi)存泄露。含有這種錯誤的函數(shù)每被調(diào)用一次就丟失一塊內(nèi)存。剛開始時系統(tǒng)的內(nèi)存充足，你看不到錯誤。終有一次程序突然死掉，系統(tǒng)出現(xiàn)提示：內(nèi)存耗盡。動態(tài)內(nèi)存的申請與釋放必須配對，程序中malloc與free的使用

48、次數(shù)一定要相同，否則肯定有錯誤（new/delete同理）。釋放了內(nèi)存卻繼續(xù)使用它。有三種情況：（1）程序中的對象調(diào)用關系過于復雜，實在難以搞清楚某個對象究竟是否已經(jīng)釋放了內(nèi)存，此時應該重新設計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從根本上解決對象管理的混亂局面。（2）函數(shù)的return語句寫錯了，注意不要返回指向“棧內(nèi)存”的“指針”或者“引用”，因為該內(nèi)存在函數(shù)體結(jié)束時被自動銷毀。（3）使用free或delete釋放了內(nèi)存后，沒有將指針設置為NULL。導致產(chǎn)生“野指針”?！疽?guī)則7-2-1】用malloc或new申請內(nèi)存之后，應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?！疽?guī)則7-2-2】不要忘記為數(shù)

49、組和動態(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。【規(guī)則7-2-3】避免數(shù)組或指針的下標越界，特別要當心發(fā)生“多1”或者“少1”操作。【規(guī)則7-2-4】動態(tài)內(nèi)存的申請與釋放必須配對，防止內(nèi)存泄漏?！疽?guī)則7-2-5】用free或delete釋放了內(nèi)存之后，立即將指針設置為NULL，防止產(chǎn)生“野指針”。7.3指針與數(shù)組的對比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)生一種錯覺，以為兩者是等價的。數(shù)組要么在靜態(tài)存儲區(qū)被創(chuàng)建（如全局數(shù)組），要么在棧上被創(chuàng)建。數(shù)組名對應著（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。指針可以隨時指向任意類型的內(nèi)存

50、塊，它的特征是“可變”，所以我們常用指針來操作動態(tài)內(nèi)存。指針遠比數(shù)組靈活，但也更危險。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個字符，其內(nèi)容為hello0。a的內(nèi)容可以改變，如a0= X。指針p指向常量字符串“world”（位于靜態(tài)存儲區(qū)，內(nèi)容為world0），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p0= X有什么不妥，但是該語句企圖修改常量字符串的內(nèi)容而導致運行錯誤。char a =“hello”;a0 =X;cout a endl;char *p =“world”;/ 注意p指向常量字符串p0 =X;/ 編譯器

51、不能發(fā)現(xiàn)該錯誤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)容復制與比較不能對數(shù)組名進行直接復制與比較。示例7-3-2中，若想把數(shù)組a的內(nèi)容復制給數(shù)組b，不能用語句 b = a ，否則將產(chǎn)生編譯錯誤。應該用標準庫函數(shù)strcpy進行復制。同理，比較b和a的內(nèi)容是否相同，不能用if(b=a) 來判斷，應該用標準庫函數(shù)strcmp進行比較。語句p = a 并不能把a的內(nèi)容復制指針p，而是把a的地址賦給了p。要想復制a的內(nèi)容，可以先用庫函數(shù)malloc為p申請一塊容量為strlen(a)+1個字符的內(nèi)存，再用strcpy進行字符串復制。同理，語句if(p=a) 比較的不是內(nèi)容

52、而是地址，應該用庫函數(shù)strcmp來比較。/ 數(shù)組char a = hello;char b10;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)容復制與比較7.3.3計算內(nèi)存容量用運算符sizeof可以計算出數(shù)組的容量（字節(jié)數(shù)）。示例7-3

53、-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。這是因為sizeof(p)得到的是一個指針變量的字節(jié)數(shù)，相當于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所指的內(nèi)存容量，除非在申請內(nèi)存時記住它。注意當數(shù)組作為函數(shù)的參數(shù)進行傳遞時，該數(shù)組自動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(

54、p) endl;/ 4字節(jié)示例7-3-3（a）計算數(shù)組和指針的內(nèi)存容量void Func(char a100)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)是一個指針，不要指望用該指針去申請動態(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(vo

55、id)char *str = NULL;GetMemory(str, 100);/ str 仍然為 NULLstrcpy(str, hello);/ 運行錯誤示例7-4-1試圖用指針參數(shù)申請動態(tài)內(nèi)存毛病出在函數(shù)GetMemory中。編譯器總是要為函數(shù)的每個參數(shù)制作臨時副本，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，就導致參數(shù)p的內(nèi)容作相應的修改。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。事實上，每執(zhí)行一次GetMemory就會泄露一塊內(nèi)

56、存，因為沒有用free釋放內(nèi)存。如果非得要用指針參數(shù)去申請內(nèi)存，那么應該改用“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strstrcpy(str, hello);cout str endl;free(str);示例7-4-2用指向指針的指針申請動態(tài)內(nèi)存由于“指向指針的指針”這個概念不容易理解，我們可以用函數(shù)返回值來

57、傳遞動態(tài)內(nèi)存。這種方法更加簡單，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)返回值來傳遞動態(tài)內(nèi)存用函數(shù)返回值來傳遞動態(tài)內(nèi)存這種方法雖然好用，但是常常有人把return語句用錯了。這里強調(diào)不要用return語句返回指向“棧內(nèi)存”的指針，因為該內(nèi)存在函數(shù)結(jié)

58、束時自動消亡，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，會怎么樣？char *GetString

59、2(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運行雖然不會出錯，但是函數(shù)GetString2的設計概念卻是錯誤的。因為GetString2內(nèi)的“hello world”是常量字符串，位于靜態(tài)存儲區(qū)，它在程序生命期內(nèi)恒定不變。無論什么時候調(diào)用GetString2，它返回的始終是同一個“只讀”的內(nèi)存塊。7.5 free和delete把指針怎么啦？別看free和delete的名字惡

60、狠狠的（尤其是delete），它們只是把指針所指的內(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），只是該地址對應的內(nèi)存是垃圾，p成了“野指針”。如果此時不把p設置為NULL，會讓人誤以為p是個合法的指針。如果程序比較長，我們有時記不住p所指的內(nèi)存是否已經(jīng)被釋放，在繼續(xù)使用p之前，通常會用語句if (p != NULL)進行防錯處理。很遺憾，此時if語句起不到防錯作用，因為即便p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