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极客时间-cpp实战笔记（一）

一、cpp 的五种编程范式

  • 面向过程
  • 面向对象
  • 泛型编程
  • 模板元编程
  • 函数式（Lambda表达式）

二、预处理编程

  • 预处理指令都以符号“#”开头。虽然都在一个源文件里，但它不属于 C++ 语言，它走的是预处理器，不受 C++ 语法规则的约束。

  • 预处理编程也就不用太遵守 C++ 代码的风格。一般来说，预处理指令不应该受 C++ 代码缩进层次的影响，不管是在函数、类里，还是在 if、for 等语句里，永远是顶格写。

  • 可以使用 gcc 的 -E 选项。只输出预处理后的源码

  • #include 不仅可以包含头文件，可以包含任意的文件

    在写头文件的时候，为了防止代码被重复包含。#pragma once 是非标准实现，有的编译器不支持

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    #ifndef _XXX_H_INCLUDED_
    #define _XXX_H_INCLUDED_
    ...    // 头文件内容
    #endif // _XXX_H_INCLUDED_

  • 宏的展开、替换发生在预处理阶段，不涉及函数调用、参数传递、指针寻址，没有任何运行期的效率损失，所以对于一些调用频繁的小代码片段来说，用宏来封装的效果比 inline 关键字要更好，因为它真的是源码级别的无条件内联。

  • 宏是没有作用域概念的，永远是全局生效。所以，对于一些用来简化代码、起临时作用的宏，最好是用完后尽快用“#undef”取消定义，避免冲突的风险。或者，宏定义前先检查，如果之前有定义就先 undef，然后再重新定义

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    #ifdef AUTH_PWD                  // 检查是否已经有宏定义
    #  undef AUTH_PWD                // 取消宏定义
    #endif                           // 宏定义检查结束
    #define AUTH_PWD "xxx"           // 重新宏定义

  • 可以适当使用宏来定义代码中的常量，消除“魔术数字”“魔术字符串”（magic number）。

  • 使用命令 g++ -E -dM - < /dev/null 可以查看到编译器所支持的宏定义

三、编译阶段

1. 属性

对于编译期控制，c++11 之前标准没有规定，编译器进行了规定，gcc 中是 __attribute__，在 VC 中是 __declspec。从 c++11 之后，标准增加了”属性“ 这一概念来代替，用两对方括号的形式“[[…]]”，方括号的中间就是属性标签。

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[[noreturn]]              // 属性标签
int func(bool flag) {     // 函数绝不会返回任何值
    throw std::runtime_error("XXX");
}

C++11 里只定义了两个属性：“noreturn” 和 “carries_dependency”。

c++14 增加了 deprecated，用来标记不推荐使用的变量、函数或者类，也就是被“废弃”。代码中使用了不推荐的变量或函数，会在编译的时候出现警告

属性支持非标准扩展，允许以类似名字空间的方式使用编译器自己的一些“非官方”属性，比如，GCC 的属性都在“gnu::”里。比如：

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deprecated：与 C++14 相同，但可以用在 C++11 里。
unused：用于变量、类型、函数等，表示虽然暂时不用，但最好保留着，因为将来可能会用。
constructor：函数会在 main() 函数之前执行，效果有点像是全局对象的构造函数。
destructor：函数会在 main() 函数结束之后执行，有点像是全局对象的析构函数。
always_inline：要求编译器强制内联函数，作用比 inline 关键字更强。
hot：标记“热点”函数，要求编译器更积极地优化。

全部 gcc 属性参考：https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Attribute-Syntax.html

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[[gnu::unused]]      // 声明下面的变量暂不使用，不是错误
int nouse;

2. 动态断言和静态断言

assert 虽然是一个宏，但在预处理阶段不生效，而是在运行阶段才起作用，所以又叫“动态断言”。

静态断言叫做 static_assert，他是一个关键字，只在编译期间生效。

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template <int N>
static_assert(N >= 0, "N >= 0");

四、面向对象

“面向对象编程”的关键点是“抽象”和“封装”，而“继承”“多态”并不是核心。建议在设计类的时候尽量少用继承和虚函数。

  • 特别的，如果完全没有继承关系，就可以让对象不必承受“父辈的重担”（父类成员、虚表等额外开销），轻装前行，更小更快。没有隐含的重用代码也会降低耦合度，让类更独立，更容易理解。
  • 还有，把“继承”切割出去之后，可以避免去记忆、实施那一大堆难懂的相关规则，比如 public/protected/private 继承方式的区别、多重继承、纯虚接口类、虚析构函数，还可以绕过动态转型、对象切片、函数重载等很多危险的陷阱，减少冗余代码，提高代码的健壮性。
  • 如果非要用继承不可，那么一定要控制继承的层次。如果继承深度超过 3 层，就说明有点“过度设计”了，需要考虑用组合关系替代继承关系，或者改用模板和泛型。
  • 在设计类接口的时候，我们也要让类尽量简单、“短小精悍”，只负责单一的功能。
  • C++11 新增了一个特殊的标识符“final”（注意，它不是关键字），把它用于类定义，就可以显式地禁用继承，防止其他人有意或者无意地产生派生类。无论是对人还是对编译器，效果都非常好，我建议你一定要积极使用。

1. c++ 中的函数

在现代 C++ 里，一个类总是会有六大基本函数：三个构造、两个赋值、一个析构。 3个构造： 构造函数、拷贝构造函数、转移构造函数。 2个赋值： 拷贝赋值函数、转移赋值函数。 1个析构： 析构函数。

对于这六大基本函数，可以使用 default、delete 关键字来告诉编译器，使用默认实现或者明确的禁用某个函数形式。

C++ 有隐式构造和隐式转型的规则，如果你的类里有单参数的构造函数，或者是转型操作符函数，为了防止意外的类型转换，保证安全，就要使用“explicit”将这些函数标记为“显式”。