c++编程思想中的编程准则(转)

1. 不要用C + +主动重写我们已有的C代码，除非我们需要对它的功能做较大的调整，（也就
是说，不破不立）。用C + +重新编译是很有价值的，因为这可以发现隐藏的错误。把一段运行
得很好的C代码用C + +重写可能是在浪费时间，除非C + +的版本以类的形式提供许多重用的机
会。
2. 要区别类的创建者和类的使用者（客户程序员）。类的使用者才是“顾客”，他们并不需
要或许也不想知道类的内部是怎样运作的。类的创建者必须是设计类和编写类的专家，以使得
被创建的类可以被最没有经验的程序员使用，而且在应用程序中工作良好。库只是在透明的情
况下才会容易使用。
3. 当我们创建一个类时，要尽可能用有意义的名字来命名类。我们的目标应该是使用户接
口要领简单。可以用函数重载和缺省参数来创建一个清楚、易用的接口。
4. 数据隐藏允许我们（类的创建者）将来在不破坏用户代码（代码使用了该类）的情况下
随心所欲地修改代码。为实现这一点，应把对象的成员尽可能定义为private, 而只让接口部分
为p u b l i c，而且总是使用函数而不是数据。只有在迫不得已时才让数据为p u b l i c。如果类的使
用者不需要调用某个函数，就让这个函数成为p r i v a t e。如果类的一部分要让派生类可见，就定
义成p r o t e c t e d，并提供一个函数接口而不是直接暴露数据，这样，实现部分的改变将对派生类
产生最小的影响。
5. 不要陷入分析瘫痪之中。有些东西只有在编程时才能学到并使各种系统正常。C + +有内
建的防火墙，让它们为我们服务。在类或一组类中的错误不会破坏整个系统的完整性。
6. 我们的分析和设计至少要在系统中创建类、它们的公共接口、它们与其他类的关系、特
殊的基类。如果我们的方法产生的东西比这些更多，就应当问问自己，是不是所有的成分在程
序的整个生命期中都是有价值的，如果不是，将会增加我们对它们的维护开销。开发小组的人
都认为不应该维护对他们的产品没有用的东西。许多设计方法并不大奏效，这是事实。
7. 记住软件工程的基本原则：所有的问题都可以通过引进一个额外的间接层来简化
(Andrew Koenig向我解释了这一点）。这是抽象方法的基础，而抽象是面向对象编程的首要
特征。
8. 使类尽可能地原子化。也就是每个类有一个单一、清楚的目的。如果我们的类或我们设
计的系统过于复杂，就应当将所有复杂的类分解成多个简单的类。
9. 从设计的角度，寻找并区分那些变化和不变的成分。也就是在系统中寻找那些修改时不
[1] 增加这个附录是Andrew Binstock建议的，他是《Unix Review 》的主编，兼撰稿人。
需要重新设计的成分，把它们封装到一个类中。
10. 注意不同点。两个语义上不同的对象可能有同样的操作或反应，自然就会试着把一个
作为另一个的子类以便利用继承性的好处。这就叫差异，但并没有充分的理由来强制这种并不
存在的父子关系。一个好的解决办法是产生一个共同的父类：它包含两个子类——这可能要多
占一点空间，但我们可以从继承中获益，并且可能对这种自然语言的解有一个重要发现。
11. 注意在继承过程中的限制。最清晰的设计是向被继承者加入新的功能，而如果在继承
过程删除了原有功能，而不是加入新功能，那这个设计就值得怀疑了。但这也不是绝对的，如
果我们正在与一个老的类库打交道，对已有的类在子类中进行限制可能更有效，而不必重建一
套类层次来使我们的新类适应新的应用。
12. 不要用子类去扩展基类的功能。如果一个类接口部分很关键的话，应当把它放在基类
中，而不是在继承时加入。如果我们正在用继承来添加成员函数，我们可能应该重新考虑我们
的设计。
13. 一个类一开始时接口部分应尽可能小而精。在类使用过程中，我们会发现需要扩展类
的接口。然而一个类一旦投入使用，我们要想减少接口部分，就会影响那些使用了该类的代码，
但如果我们需要增加函数则不会有影响，一切正常，只需重新编译一下即可。但即使用新的成
员函数取代了原来的功能，也不要去改正原有接口（如果我们愿意的话，可以在低层将两个函
数合并）。如果我们需要对一个已有的函数增加参数，我们可以让原来的参数保持不变，把所
有新参数作为缺省参数，这样不会妨碍对该函数已有的调用。
14. 大声朗读我们的类，确保它们是合理的。读基类时用“is-a”，读成员对象时用“has-a”。
15. 在决定是用继承还是用组合时，问问自己是不是需要向上映射到基类。如果不需要，
就用组合（成员对象）而不用继承。这样可以减少多重继承的可能。如果我们选择继承，用户
会认为他们被假设向上映射。
16. 有时我们为了访问基类中的p r o t e c t e d成员而采用继承。这可能导致一个可察觉的对多
重继承的需求。如果我们不需要向上映射，首先导出一个新类来完成保护成员的访问，然后把
这个新类作为一个成员对象，放在需要用到它的所有对象中去。
17. 一个典型的基类仅仅是它的派生类的一个接口。当我们创建一个基类时，缺省情况下
让成员函数都成为纯虚函数。析构函数也可以是纯虚函数（强制派生类对它重新定义），但记
住要给析构函数一个函数体，因为继承关系中所有的析构函数总是被调用。
18. 当我们在类中放一个虚函数时，让这个类的所有函数都成为虚函数，并在类中定义一
个虚析构函数。当我们要求高效时再把v i r t u a l关键词去掉，这种方法防止了接口的行为出格。
19. 用数据成员表示值的变化，用虚函数表示行为的变化。如果我们发现一个类中有几个
状态变量和几个成员函数，而成员函数在这些变量的作用下改变行为，我们可能要重新设计它，
用子类和虚函数来区分这种不同的作用。
20. 如果我们必须做一些不可移植的事，对这种服务做一个抽象并将它定位在一个类的内
部，这个额外的间接层可防止这种不可移植性影响我们的整个程序。
21. 尽量不用多重继承。这可帮我们摆脱困境，尤其是修复我们无法控制的类的接口。除
非我们是一个经验相当丰富的程序员，否则不要在系统中设计多重继承。
22. 不要用私有继承。虽然C + +中可以有私有继承，而且似乎在某些场合下很有用，但它
和运行时类型识别一起使用时，常常引起语义的模棱两可。我们可以用一个私有成员对象来代
替私有继承。
23. 运算符重载仅仅是“语法糖”：另一种函数调用方法。如果重载一个运算符不会使类的
接口更清楚、更易于使用，就不要重载它。一个类只创建一个自动类型转换运算符，一般情况
下，重载运算符应遵循第11章介绍的原则和格式。
24. 首先保证程序能运行，然后再考虑优化。特别是，不要急于写内联函数、使一些函数
为非虚函数或者紧缩代码以提高效率。这些在我们开始构建系统时都不用考虑。我们开始的目
标应该是证明设计的正确性，除非设计要求一定的效率。
25. 不要让编译器来为我们产生构造函数、析构函数或“ =”运算符。这些是训练我们的机
会。类的设计者应该明确地说出类应该做什么，并完全控制这个类。如果我们不想要拷贝构造
函数或“=”运算符，就把它们声明为私有的。记住，只要我们产生了任何构造函数，就防止
了缺省构造函数被生成。
26. 如果我们的类中包含指针，我们必须产生拷贝构造函数、“=”运算符和析构函数，以
使类运行正常。
27. 为了减少大项目开发过程中的重复编译，应使用第3章介绍的类句柄/Cheshire cat技术，
只有需要提高运行效率时才把它去掉。
28. 避免用预处理器。可以用常量来代替值，用内联函数代替宏。
29. 保持范围尽可能的小，这样我们的对象的可见性和生命期也就尽可能的小。这就减少
了错用对象和隐藏难以发现的错误的可能性。比方说，假设我们有一个包容器和一段扫描这个
包容器的代码，如果我们拷贝这些代码来用一个新的包容器，我们可能无意间用原有的包容器
的大小作为新包容器的边界。如果原来的这个包容器超过了这个范围，就会引起一个编译错
误。
30. 避免使用全局变量。尽可能把数据放在类中。全局函数存在的可能性要比全局变量大，
虽然我们后来发现一个全局函数作为一个类的静态成员更合适。
31. 如果我们需要声明一个来自库中的类或函数，应该用包含一个头文件的方法。比如，
如果我们想创建一个函数来写到o s t r e a m中，不要用一个不完全类型指定的方法自己来声明
o s t r e a m，如
class ostream；
这样做会使我们的代码变得很脆弱（比如说o s t r e a m实际上可能是一个t y p e d e f）。我们可以用头
文件的形式，例如：
#include <iostream.h>
当创建我们自己的类时，如果一个库很大，应提供给用户一个头文件的简写形式，文件中包含
有不完全的类型说明（这就是类型名声明），这是对于只需要用到指针的情况（它可以提高编
译速度）。
32. 当选择重载运算符的返回值类型时候，要一起考虑串连表达式：当定义运算符“ =”时
应记住x = x。对左值返回一个拷贝或一个引用（返回* t h i s），所以它可以用在串连表达式
（A = B = C）中。
33. 当写一个函数时，我们的第一选择是用c o n s t引用来传递参数。只要我们不需要修改正
在被传递进入的对象，这种方式是最好的。因为它有着传值方式的简单，但不需要费时的构造
和析构来产生局部对象，而这在传值方式时是不可避免的。通常我们在设计和构建我们的系统
时不用注意效率问题，但养成这种习惯仍是件好事。
34. 当心临时变量。当调整完成时，要注意临时创建的对象，尤其是用运算符重载时。如
果我们的构造函数和析构函数很复杂，创建和销毁临时对象就很费时。当从一个函数返回一个
值时，总是应在r e t u r n语句
return foo(i,j);
中调用构造函数来“就地”产生一个对象。这优于
foo x(i,j);
return x;
前一个返回语句避免了拷贝构造函数和析构函数的调用。
35. 当产生构造函数时，要考虑到异常，在最好的情况下，构造函数不需要引起一个异常，
另一种较好的情况：类将只从健壮的类被组合和继承，所以当一个异常产生时它会自动清除它
自己。如果我们必须使用一个裸指针，我们应该负责捕获自己的异常，然后在我们的构造函数
中释放所有异常出现之前指针指向的资源。如果一个构造函数无法避免失败，最好的方法是抛
出一个异常。
36. 在我们的构造函数中只做一些最必要的事情，这不仅使构造函数的调用有较低的时间
花费（这中间有许多可能不受我们控制），而且我们的构造函数更少地抛出异常和引起的问题。
37. 析构函数的作用是释放在对象的整个生命期内分配的所有资源，而不仅仅是在创建期
间。
38. 使用异常层次，从标准C + +异常层次中继承并嵌套，作为能抛出这个异常的类中的一
个公共类。捕获异常的人然后可以确定异常的类型。如果我们加上一个新的派生异常，客户代
码还是通过基类来捕获这个异常。
39. 用值来抛出异常，用引用来捕获异常。让异常处理机制处理内存管理。如果我们抛出
一个指向在堆上产生的异常的指针，则异常处理器必须知道怎样破坏这个异常，这不是一种
好的搭配。如果我们用值来捕获异常，我们需要额外的构造和析构，更糟的是，我们的异常对
象的派生部分可能在以值向上映射时被切片。
40. 除非确有必要，否则不要写自己的类模板。先查看一个标准模板库，然后查问创建特
殊工具的开发商。当我们熟悉了这些产品后，我们就可大大提高我们的生产效率。
41. 当创建模板时，留心那些不带类型的代码并把它们放在非模板的基类中，以防不必要
的代码膨胀。用继承或组合，我们可以产生自己的模板，模板中包含的大量代码都是类型有关
的，因此也是必要的。
42. 不要用S T D I O . H中的函数，例如p r i n t f ( )。学会用输入输出流来代替，它们是安全类型
和可扩展类型，而且功能也更强。我们在这上面花费的时间肯定不会白费（参看第6章）。一般
情况下都要尽可能用C + +中的库而不要用C库。
43. 不要用C的内部数据类型，虽然C + +为了向后兼容仍然支持它们，但它们不像C + +的类
那样强壮，所以这会增加我们查找错误的时间。
44. 无论何时，如果我们用一个内部数据类型作为一个全局或自动变量，在我们可以初始
化它们之前不要定义它们。每一行定义一个变量，并同时对它初始化。当定义指针时，把‘ *’
紧靠在类型的名字一边。如果我们每个变量占一行，我们就可以很安全地定义它们。这种风格
也使读者更易于理解。
45. 保证初始化出现在我们的代码的所有方面。在构造函数初始化表达式表中完成所有成
员的初始化，甚至包括内部数据类型（用伪构造函数调用）。用任何簿记技术来保证没有未初
始化的对象在我们的系统中运行。在初始化子对象时用构造函数初始化表达式表常常更有效，
否则调用缺省构造函数，并且我们最终调用其他成员函数，也可能是运算符“ =”，为了得到我
们想要的初始化。
46. 不要用“foo a=b;”的形式来定义一个对象。这是常常引起混乱的原因。因为它调用构
造函数来代替运算符“ =”。为了清楚起见，可以用“ foo a(b);”来代替。这个语句结果是一样
的，但不会引起混乱。
47. 使用C + +中新的类型映射。一个映射践踏了正常的类型系统，它往往是潜在的错误点。
通过把C中一个映射负责一切的情况改成多种表达清楚的映射，任何人来调试和维护这些代码
时，都可以很容易地发现这些最容易发生逻辑错误的地方。
48. 为了使一个程序更强壮，每个组件都必须是很强壮的。在我们创建的类中运用C + +中
提供的所有工具：隐藏实现、异常、常量更正、类型检查等等。用这些方法我们可以在构造系
统时安全地转移到下一个抽象层次。
49. 建立常量更正。这允许编译器指出一些非常细微且难以发现的错误。这项工作需要经
过一定的训练，而且必须在类中协调使用，但这是值得的。
50. 充分利用编译器的错误检查功能，用完全警告方式编译我们的全部代码，修改我们的
代码，直到消除所有的警告为止。在我们的代码中宁可犯编译错误也不要犯运行错误（比如不
要用变参数列表，这会使所有类型检查无效）。用a s s e r t ( )来调试，但要用异常来处理运行时错
误。
51. 宁可犯编译错误也不要犯运行错误。处理错误的代码离出错点越近越好。尽量就地处
理错误而不要抛出异常。用最近的异常处理器处理所有的异常，这里它有足够的信息处理它们。
在当前层次上处理我们能解决的异常，如果解决不了，重新抛出这个异常。
52. 如果我们用异常说明，用set_unexpected() 函数安装我们自己的u n e x p e c t e d ( )函数。我们
的u n e x p e c t e d ( )应该记录这个错误并重新抛出当前的异常。这样的话，如果一个已存在的函数
被重复定义并且开始引起异常时，它不会不引起整个程序中止。
53. 建立一个用户定义的t e r m i n a t e ( )函数（指出一个程序员的错误）来记录引起异常的错误，
然后释放系统资源，并退出程序。
54. 如果一个析构函数调用了任何函数，这些函数都可能抛出异常。一个析构函数不能抛
出异常（这会导致t e r m i n a t e ( )调用，它指出一个程序设计错误）。所以任何调用了其他函数的析
构函数都应该捕获和管理它自己的异常。
55. 不要自己创建私有数据成员名字“分解”，除非我们有了许多已有的全局值，否则让
类和命名空间来为我们做这些事。
56. 如果我们打算在f o r循环结束之后使用一个循环变量，要在f o r控制表达式之前定义这个
变量，这样，当f o r控制表达式中定义的变量的生命期被限制在f o r循环之内时，我们的程序依
然正确。
57. 注意重载，一个函数不应该用某一参数的值来决定执行哪段代码，如果遇到这种情况，
应该产生两个或多个重载函数来代替。
58. 把我们的指针隐藏在包容器类中。只有当我们要对它们执行一个立即可以完成的操作
时才把它们带出来。指针已经成为出错的一大来源，当用n e w运算符时，应试着把结果指针放
到一个包容器中。让包容器拥有它的指针，这样它就会负责清除它们。如果我们必须有一个游
离状态的指针，记住初始化它，最好是指向一个对象的地址，必要时让它等于0。当我们删除
它时把它置0，以防意外的多次删除。
59. 不要重载全局n e w和d e l e t e，我们可以在一个类跟随类的基础上去重载它们。重载全局
n e w和d e l e t e会影响整个客户程序员的项目，有些事只能由项目的创建者来控制。当为类重载
n e w和d e l e t e时，不要假定我们知道对象的大小，有些人可能是从我们的类中继承的。用提供的
参数，如果我们做任何特殊的事，要考虑到它可能对继承者产生的影响。
60. 不要自我重复。如果一段代码在派生类的许多函数中重复出现，就把这段代码放在基
类的一个单一的函数中然后在派生类中调用它。这样我们不仅节省了代码空间，也使将来的修
改容易传播。这甚至适用于纯虚函数（见第1 4章）。我们可以用内联函数来提高效率。有时这
种相同代码的发现会为我们的接口添加有用的功能。
61. 防止对象切片。实际上用值向上映射到一个对象毫无意义。为了防止这一点，在我们
的基类中放入一些纯虚函数。
62. 有时简单的集中会很管用。一个航空公司的“旅客舒适系统”由一系列相互无关的因
素组成：座位、空调、电视等等，而我们需要在一架飞机上创建许多这样的东西。我们要创建
私有成员并建立一个全部的接口吗？不，在这种情况下组件本身也是公开接口的一部分，所以
我们应该创建公共成员对象。这些对象有它们自己的私有实现，所以也是很安全的。