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C++强大的背后(二)

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使用C++常要重造轮子?

我曾参与的C++项目,都会重造不少标准库已提供的功能,此情况在其他语言中较少出现。我试图分析个中原因。首先,C++标准库相对很多语言来说是贫乏的,各开发者便会重复地制造自订库。从另一个角度看,C++标准库是用C++编写的(很多其他语言不用自身而是用C/C++去编写库),在能力和性能上,自订库和标准库并无本质差别;另外,标准库为通用而设,对不同平台及多种使用需求作取舍,性能上有所影响,例如EA公司就曾发表自制的EASTL规格,描述游戏开发方面对STL的性能及功能需求的特点;此外,多个C++库一起使用,经常会因规范不同而引起冲突,又或功能重叠,所以项目可能须自行开发,或引入其他库的概念或实现(如Boost/TR1/Loki),改写以符合项目规范。

C++编译速度很慢?

错,是非常慢。我认为C++可能是实用程序语言中编译速度最慢的。此问题涉及C++沿用C的编译链接方式,又加入了复杂的类/泛型声明和内联机制,使编译时间倍增。在C++对编译方法改革之前(如module提案),可使用以下技巧改善:第一,使用pimpl手法,因性能损耗应用于调用次数不多的类;第二,仅包含必要头文件,并尽量使用及提供前置声明版本的头文件(如iosfwd);第三采用基于接口的设计,但须注意虚函数调用成本;第四,采用unity build,即把多个cpp文件结合在一个编译单元进行编译;第五,采用分布式生成系统如IncrediBuild。

C++缺乏什么功能?

虽然C++已经非常复杂,但仍缺少很多常见功能。 C++0x作出了不少改善,例如语言方面加入Lambda函数、闭包、类型推导声明等,而库方面则加入正则表达式、采用哈希表的unordered_set/unordered_map、引用计数智能指针shared_ptr/weak_ptr等。但最值得留意的是C++0x引入多线程的语法和库功能,这是C++演进的一大步。然而,模组、GC、反射机制等功能虽有提案,却未加进C++0x。

C++使用建议

为应用挑选特性集

我同意Stroustrup关于使用C++各种技术的回应:“你可以做,不意味着你必须这么做。(Just because you can do it, doesn‘t mean that you have to.)” C++充满丰富的特性,但同时带来不同问题,例如过分复杂、编译及运行性能的损耗。一般可考虑是否使用多重继承、异常、RTTI,并调节使用模版及模版元编程的程度。使用过分复杂的设计和功能,可能会令部分团队成员更难理解和维护。

为团队建立编程规范

C++的编码自由度很高,容易编写风格迥异的代码,C++本身也没有定义一些标准规范。而且,C++的源文件物理构成,较许多语言复杂。因此,除了决定特性集,每个团队应建立一套编程规范,包括源文件格式(可使用文件模版)、花括号风格。

尽量使用C++风格而非C风格

由于C++有对C兼容的包袱,一些功能可以使用C风格实现,但最好使用C++提供的新功能。最基本的是尽量以具名常量、内联函数和泛型取代宏,只把宏用在条件式编译及特殊情况。旧式的C要求局部变量声明在作用域开端,C++则无此限制,应把变量声明尽量置于邻近其使用的地方,for()的循环变量声明可置于for的括号内。 C++中能加强类型安全的功能应尽量使用,例如避免“万能”指针void *,而使用个别或泛型类型;用bool而非int表示布尔值;选用4种C++ cast关键字代替简单的强制转换。

结合其他语言

如前文所述,C++并非适合所有应用情境,有时可以混合其他语言使用,包括用C++扩展其他语言,或在C++程序中嵌入脚本语言引擎。对于后者,除了使用各种脚本语言的专门API,还可使用Boost或SWIG作整合。

C++学习建议

C++缺点之一,是相对许多语言复杂,而且难学难精。许多人说学习C语言只需一本K&R《C程序设计语言》即可,但C++书籍却是多不胜数。我是从C进入C++,皆是靠阅读自学。在此分享一点学习心得。个人认为,学习C++可分为4个层次:

第一层次,C++基础:挑选一本入门书籍,如《C++ Primer》、《C++大学教程》、或Stroustrup撰写的经典《C++程序设计语言》或他一年半前的新作《C++程序设计原理与实践》,而一般C++课程也止于此,另外《C++ 标准程序库》及《The C++ Standard Library Extensions》可供参考;

第二层次,正确高效地使用C++:此层次开始必须自修,阅读过《(More)Effective C++》、《(More)Exceptional C++》、《Effective STL》及《C++编程规范》等,才适宜踏入专业C++开发之路;

第三层次,深入了解C++:关于全局问题可读《深入探索C++对象模型》、《Imperfect C++》、《C++沉思录》、《STL源码剖析》,要挑战智商,可看关于模版及模版元编程的书籍如《C++ Templates》、《C++设计新思维》、《C++模版元编程》;

第四层次,研究C++:阅读《C++语言的设计和演化》、《编程的本质》(含STL设计背后的数学根基)、C++标准文件《ISO/IEC 14882:2003》、C++标准委员会的提案书和报告书、关于C++的学术文献。

由于我主要是应用C++,大约只停留于第二、三个层次。然而,C++只是软件开发的一环而已,单凭语言并不能应付业务和工程上的问题。建议读者不要强求几年内“彻底学会C++的知识”,到达第二层左右便从工作实战中汲取经验,有兴趣才慢慢继续学习更高层次的知识。虽然学习C++有难度,但也是相当有趣且有满足感的。

数十年来,C++虽有起伏,但她依靠其使用者而不断得到顽强的生命力,相信在我退休之前都不会与她分离,也希望更进一步了解她,与她走进未来。

本文转自博客园    原文:C++强大背后

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