C/C++代码规范(一)——文件结构、排版、命名规则

代码规范是每个程序员倍加关注的问题。C语言编码与注释规范,懂不懂编码规范笔试时能一眼被看出来,有良好的编码习惯笔试时也会增色不少,知道你有过工作经验或者参与过大型项目。本文是在学习林锐博士的《高质量C/C++编程指南》一书中,摘录、总结的笔记。

1 文件结构

每个C++/C程序通常分为两个文件。一个文件用于保存程序的声明(declaration),称为头文件。另一个文件用于保存程序的实现(implementation),称为定义(definition)文件。
C++/C程序的头文件以“.h”为后缀,C程序的定义文件以“.c”为后缀,C++程序的定义文件通常以“.cpp”为后缀(也有一些系统以“.cc”或“.cxx”为后缀)。

1.1 版权和版本的声明

版权和版本的声明位于头文件和定义文件的开头,主要内容有:
(1)版权信息。
(2)文件名称,标识符,摘要。
(3)当前版本号,作者/修改者,完成日期。
(4)版本历史信息。

示例1-1
/*
* Copyright (c) 2001,上海贝尔有限公司网络应用事业部
* All rights reserved.
* 
* 文件名称:filename.h
* 文件标识:见配置管理计划书
* 摘    要:简要描述本文件的内容
* 
* 当前版本:1.1
* 作    者:输入作者(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  :输入原作者(或修改者)名字
* 完成日期:2001年5月10日
*/

1.2 头文件的结构

头文件由三部分内容组成:
(1)头文件开头处的版权和版本声明。
(2)预处理块。
(3)函数和类结构声明等。
假设头文件名称为 graphics.h,头文件的结构参见示例1-2。
规则1-2-1】为了防止头文件被重复引用,应当用ifndef/define/endif结构产生预处理块。
规则1-2-2】用 #include <filename.h>格式来引用标准库的头文件(编译器将从标准库目录开始搜索)。
规则1-2-3】用 #include “filename.h” 格式来引用非标准库的头文件(编译器将从用户的工作目录开始搜索)。
建议1-2-1】头文件中只存放“声明”而不存放“定义”。
在C++ 语法中,类的成员函数可以在声明的同时被定义,并且自动成为内联函数。这虽然会带来书写上的方便,但却造成了风格不一致,弊大于利。建议将成员函数的定义与声明分开,不论该函数体有多么小。
建议1-2-2】不提倡使用全局变量,尽量不要在头文件中出现象extern int value这类声明。

示例1-2
#ifndef   GRAPHICS_H	// 防止graphics.h被重复引用
#define   GRAPHICS_H
#include <math.h>		// 引用标准库的头文件
…
#include "myheader.h"	// 引用非标准库的头文件
…
void Function1(…);		// 全局函数声明
…
class Box				// 类结构声明
{
	…
};
#endif

1.3 定义文件的结构
定义文件有三部分内容:
(1) 定义文件开头处的版权和版本声明(参见示例1-1)。
(2) 对一些头文件的引用。
(3) 程序的实现体(包括数据和代码)。
假设定义文件的名称为graphics.cpp,定义文件的结构参见示例1-3

示例1-3
// 版权和版本声明见示例1-1,此处省略。
#include "graphics.h"     // 引用头文件
…

// 全局函数的实现体
void Function1(…)
{
	…
}

// 类成员函数的实现体
void Box::Draw(…)
{
	…
}

1.4 头文件的作用

早期的编程语言如Basic、Fortran没有头文件的概念,C++/C语言的初学者虽然会用使用头文件,但常常不明其理。这里对头文件的作用略作解释:
(1)通过头文件来调用库功能。在很多场合,源代码不便(或不准)向用户公布,只要向用户提供头文件和二进制的库即可。用户只需要按照头文件中的接口声明来调用库功能,而不必关心接口怎么实现的。编译器会从库中提取相应的代码。
(2)头文件能加强类型安全检查。如果某个接口被实现或被使用时,其方式与头文件中的声明不一致,编译器就会指出错误,这一简单的规则能大大减轻程序员调试、改错的负担。

1.5 目录结构

如果一个软件的头文件数目比较多(如超过十个),通常应将头文件和定义文件分别保存于不同的目录,以便于维护。
例如可将头文件保存于include目录,将定义文件保存于source目录(可以是多级目录)。
如果某些头文件是私有的,它不会被用户的程序直接引用,则没有必要公开其“声明”。为了加强信息隐藏,这些私有的头文件可以和定义文件存放于同一个目录。

2 程序的版式

版式虽然不会影响程序的功能,但会影响可读性。程序的版式追求清晰、美观,是程序风格的重要构成因素。
可以把程序的版式比喻为“书法”。好的“书法”可让人对程序一目了然,看得兴致勃勃。差的程序“书法”如螃蟹爬行,让人看得索然无味,更令维护者烦恼有加。

2.1 空行

空行起着分隔程序段落的作用。空行得体(不过多也不过少)将使程序的布局更加清晰。空行不会浪费内存,虽然打印含有空行的程序是会多消耗一些纸张,但是值得。所以不要舍不得用空行。
规则2-1-1】在每个类声明之后、每个函数定义结束之后都要加空行。

// 空行
void Function1(…)
{
  …
}
// 空行
void Function2(…)
{
  …
}
// 空行
void Function3(…)
{
  …
}

规则2-1-2】在一个函数体内,逻揖上密切相关的语句之间不加空行,其它地方应加空行分隔。

// 空行
while (condition)
{
  statement1;
  // 空行
  if (condition) 
  {
     statement2;
  }
  else
  {
     statement3;
  }
  // 空行
  statement4;
} 

2.2 代码行

规则2-2-1】一行代码只做一件事情,如只定义一个变量,或只写一条语句。这样的代码容易阅读,并且方便于写注释。
规则2-2-2ifforwhiledo等语句自占一行,执行语句不得紧跟其后。不论执行语句有多少都要加{}。这样可以防止书写失误。
风格良好的代码行

int width;    // 宽度
int height;   // 高度
int depth;    // 深度
x = a + b;
y = c + d;
z = e + f;
if (width < height) 
{
	dosomething();
}
for (initialization; condition; update)
{
	dosomething();
}
// 空行
other();

风格不良的代码行(是不是和自己写的代码异常相似)

int width, height, depth; // 宽度高度深度
x = a + b;   y = c + d;  z = e + f;
if (width < height) dosomething();
for (initialization; condition; update)
     dosomething();
other();

2.3 代码行内的空格

规则2-3-1】关键字之后要留空格。像constvirtualinlinecase 等关键字之后至少要留一个空格,否则无法辨析关键字。像ifforwhile等关键字之后应留一个空格再跟左括号(,以突出关键字。
规则2-3-2】函数名之后不要留空格,紧跟左括号(,以与关键字区别。
规则2-3-3(向后紧跟,),;向前紧跟,紧跟处不留空格。如:Function(x, y, z)for (initialization; condition; update)注意此处:;前都没有空格,)也是。不良的分格如:Function( x, y, z )或者for ( initialization; condition; update )
规则2-3-4】‘,’之后要留空格,如Function(x, y, z)。如果‘;’不是一行的结束符号,其后要留空格,如for (initialization; condition; update)
规则2-3-5】赋值操作符、比较操作符、算术操作符、逻辑操作符、位域操作符,如=+=>=<=+*%&&||<<,^等二元操作符的前后应当加空格。
规则2-3-6】一元操作符如!~++--&(地址运算符)等前后不加空格。
规则2-3-7】像[].->这类操作符前后不加空格。
建议2-3-1】对于表达式比较长的for语句和if语句,为了紧凑起见可以适当地去掉一些空格,如

for (i=0; i<10; i++)

以及

if ((a<=b) && (c<=d))
void Func1(int x, int y, int z);          // 良好的风格

void Func1 (int x,int y,int z);           // 不良的风格
if (year >= 2000)                         // 良好的风格

if(year>=2000)                            // 不良的风格
if ((a>=b) && (c<=d))                     // 良好的风格

if(a>=b&&c<=d)                            // 不良的风格
for (i=0; i<10; i++)                      // 良好的风格

for(i=0;i<10;i++)                         // 不良的风格

for (i = 0; i < 10; i ++)                 // 过多的空格
x = a < b ? a : b;                        // 良好的风格

x=a<b?a:b;                                // 不好的风格
int *x = &y;                              // 良好的风格  

int * x = & y;                            // 不良的风格  
array[5] = 0;                             // 不要写成 array [ 5 ] = 0;

a.Function();                             // 不要写成 a . Function();

b->Function();                            // 不要写成 b -> Function();

2.4 对齐

规则2-4-1】程序的分界符‘{’和‘}’应独占一行并且位于同一列,同时与引用它们的语句左对齐。
规则2-4-2{ }之内的代码块在‘{’右边数格处左对齐。

void Function(int x)
{
	… // program code
}
if (condition)
{
	… // program code
}
else
{
	… // program code
}
for (initialization; condition; update)
{
	… // program code
}
While (condition)
{
	… // program code
}

如果出现嵌套的{},则使用缩进对齐,如:

{
	…
	 {
	 	…
	 }
	…
}

2.5 长行拆分

规则2-5-1】代码行最大长度宜控制在70至80个字符以内。代码行不要过长,否则眼睛看不过来,也不便于打印。
规则2-5-2】长表达式要在低优先级操作符处拆分成新行,操作符放在新行之首(以便突出操作符)。拆分出的新行要进行适当的缩进,使排版整齐,语句可读。

if ((very_longer_variable1 >= very_longer_variable12)
 && (very_longer_variable3 <= very_longer_variable14)
 && (very_longer_variable5 <= very_longer_variable16))
{
    dosomething();
}
virtual CMatrix CMultiplyMatrix (CMatrix leftMatrix,
                                 CMatrix rightMatrix);
for (very_longer_initialization;
     very_longer_condition;
     very_longer_update)
{
    dosomething();
}

2.6 修饰符的位置

修饰符 * 应该靠近数据类型还是该靠近变量名,是个有争议的活题。
若将修饰符 *靠近数据类型,例如:int* x; 从语义上讲此写法比较直观,即xint类型的指针。上述写法的弊端是容易引起误解,例如:int* x, y; 此处y容易被误解为指针变量。
【规则2-6-1】应当将修饰符 * 和 & 紧靠变量名
例如:

char  *name;

int   *x, y;  // 此处y不会被误解为指针

2.7 注释

C语言的注释符为“/*…*/”。而在C++语言中,程序块的注释常采用“/*…*/”,行注释一般采用“//…”。注释通常用于:
(1)版本、版权声明;
(2)函数接口说明;
(3)重要的代码行或段落提示。
虽然注释有助于理解代码,但注意不可过多地使用注释。
规则2-7-1】注释是对代码的“提示”,而不是文档。程序中的注释不可喧宾夺主,注释太多了会让人眼花缭乱。注释的花样要少。
规则2-7-2】如果代码本来就是清楚的,则不必加注释。否则多此一举,令人厌烦。例如

i++;     // i 加 1,多余的注释

规则2-7-3】边写代码边注释,修改代码同时修改相应的注释,以保证注释与代码的一致性。不再有用的注释要删除。
规则2-7-4】注释应当准确、易懂,防止注释有二义性。错误的注释不但无益反而有害。
规则2-7-5】尽量避免在注释中使用缩写,特别是不常用缩写。
规则2-7-6】注释的位置应与被描述的代码相邻,可以放在代码的上方或右方,不可放在下方。
规则2-7-8】当代码比较长,特别是有多重嵌套时,应当在一些段落的结束处加注释,便于阅读。

3 命名规则

没有一种命名规则可以让所有的程序员赞同,程序设计教科书一般都不指定命名规则。命名规则对软件产品而言并不是“成败悠关”的事,我们不要化太多精力试图发明世界上最好的命名规则,而应当制定一种令大多数项目成员满意的命名规则,并在项目中贯彻实施。

3.1 共性规则

共性规则是被大多数程序员采纳的,我们应当在遵循这些共性规则的前提下,再扩充特定的规则。
规则3-1-1】标识符应当直观且可以拼读,可望文知意,不必进行“解码”。
标识符最好采用英文单词或其组合,便于记忆和阅读。切忌使用汉语拼音来命名。程序中的英文单词一般不会太复杂,用词应当准确。例如不要把CurrentValue写成NowValue
规则3-1-2】标识符的长度应当符合min-length && max-information原则。
几十年前老ANSI C规定名字不准超过6个字符,现今的C++/C不再有此限制。一般来说,长名字能更好地表达含义,所以函数名、变量名、类名长达十几个字符不足为怪。但并不代表名字越长越好:例如变量名maxval就比maxValueUntilOverflow好用。单字符的名字也是有用的,常见的如i,j,k,m,n,x,y,z等,它们通常可用作函数内的局部变量。
规则3-1-3】命名规则尽量与所采用的操作系统或开发工具的风格保持一致。例如**Windows应用程序的标识符通常采用“大小写”混排的方式,如AddChild。而Unix应用程序的标识符通常采用“小写加下划线”的方式,如add_child**。别把这两类风格混在一起用。
【规则3-1-4】程序中不要出现仅靠大小写区分的相似的标识符。
例如:

int  x,  X;      // 变量x 与 X 容易混淆
void foo(int x);    // 函数foo 与FOO容易混淆
void FOO(float x);

规则3-1-5】程序中不要出现标识符完全相同的局部变量和全局变量,尽管两者的作用域不同而不会发生语法错误,但会使人误解。
规则3-1-6】变量的名字应当使用“名词”或者“形容词+名词”。
例如:

float  value;
float  oldValue;
float  newValue;

规则3-1-7】全局函数的名字应当使用“动词”或者“动词+名词”(动宾词组)。类的成员函数应当只使用“动词”,被省略掉的名词就是对象本身。
例如:

DrawBox(); 			 // 全局函数
box->Draw();         // 类的成员函数

规则3-1-8】用正确的反义词组命名具有互斥意义的变量或相反动作的函数等。
例如:

int  minValue;
int  maxValue;
int  SetValue(…);
int  GetValue(…);

建议3-1-9】尽量避免名字中出现数字编号,如Value1,Value2等,除非逻辑上的确需要编号。这是为了防止程序员偷懒,不肯为命名动脑筋而导致产生无意义的名字(因为用数字编号最省事)。

3.2 简单的Windows应用程序命名规则

林锐博士对“匈牙利”命名规则做了合理的简化,下述的命名规则简单易用,比较适合于Windows应用软件的开发。类Unix也可以作为一个参考。再加上现在很多程序跨平台,所以这一套规则不止适用于Windows,甚至其他语言依然可以作为参考标准。
规则3-2-1】类名和函数名用大写字母开头的单词组合而成。
例如:

  class Node;  					// 类名
  class LeafNode; 				// 类名
  void  Draw(void);				// 函数名
  void  SetValue(int value); 	// 函数名

-【规则3-2-2】变量和参数用小写字母开头的单词组合而成。
例如:

    bool flag;
    int  drawMode;
  • 规则3-2-3】常量全用大写的字母,用下划线分割单词。
    例如:
   const int MAX = 100;				//全局常量MAX
   const int MAX_LENGTH = 100;		//全局常量MAX_LENGTH

规则3-2-4】静态变量加前缀s_(表示static)。
例如:

void Init(…)
{
       static int s_initValue;       // 静态变量
       …
}

规则3-2-5】之前的规则已经说明了应该尽量避免使用全局变量。但是如果不得已需要全局变量,则使全局变量加前缀g_(表示global)。
例如:

int g_howManyPeople;		// 全局变量
int g_howMuchMoney;			// 全局变量

规则3-2-6】类的数据成员加前缀m_(表示member),这样可以避免数据成员与成员函数的参数同名。
例如:

void Object::SetValue(int width, int height)
{
	m_width = width;
	m_height = height;
}

规则3-2-7】为了防止某一软件库中的一些标识符和其它软件库中的冲突,可以为各种标识符加上能反映软件性质的前缀。例如三维图形标准OpenGL的所有库函数均以gl开头,所有常量(或宏定义)均以GL开头。

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