《Effective C++》——读书笔记

让自己习惯C++

视C++为一个语言联邦

• C语言
• 面对对象
• C++模板
• STL容器

尽量以const，enum，inline替换#define

1. const的好处：
   1. define直接常量替换，出现编译错误不易定位(不知道常量是哪个变量)
   2. define没有作用域，const有作用域提供了封装性
2. enum的好处：
   1. 提供了封装性
   2. 编译器肯定不会分配额外内存空间(其实const也不会)
3. inline的好处：
   1. define宏函数容易造成误用(下面有个例子)
       
      //define误用举例

   #define MAX(a, b) a > b ? a : b
   int a = 5, b = 0;
   MAX(++a, b) //a++调用2次
   MAX(++a, b+10) //a++调用一次

   然而，了解宏的机制以后，我们也可以用宏实现特殊的技巧。例如：C++反射，TEST

宏实现工厂模式

1. 需要一个全局的map用于存储类的信息以及创建实例的函数
2. 需要调用全局对象的构造函数用于注册

using namespace std;
typedef void *(*register_fun)();
class CCFactory{
public:
  static void *NewInstance(string class_name){
    auto it = map_.find(class_name);
    if(it == map_.end()){
      return NULL;
    }else
      return it->second();
  }
  static void Register(string class_name, register_fun func){
    map_[class_name] = func;
  }
private:
  static map<string, register_fun> map_; 
};
map<string, register_fun> CCFactory::map_;
class Register{
public:
  Register(string class_name, register_fun func){
    CCFactory::Register(class_name, func);
  }
};
#define REGISTER_CLASS(class_name); \
  const Register class_name_register(#class_name, []()->void *{return new class_name;});

尽可能使用const

1. const定义接口，防止误用
2. const成员函数，代表这个成员函数承诺不会改变对象值
   1. const成员只能调用const成员函数(加-fpermissive编译选项就可以了)
   2. 非const成员可以调用所有成员函数
       
      尽量使用const来修饰函数名和参数变量名

尽量使用const来修饰类名
void function(classA test); //classA为自定义的类型

这样使用值传参的缺点：

• 会导致自定义类型的构造函数和析构函数多次被调用，当自定义类型的构造函数和析构函数比较费时的时候，效率比较底下。
• 在传递派生类时容易产生对象被切割的问题。
   
  建议：
  void function(const classA &s);

优点：

• 可以回避自定义类型的构造和析构函数的调用，不会影响效率。
• 不会产生对象切割问题，因为引用的底层其实就是指针，在内存中只有一份实例。

原则：

• 如果可以的话，尽量传递 const 的引用作为函数的参数。

• 不要将这个条款应用在内置类型上，对于内置类型(int double)，pass-by-value更适合。
   

  确定对象使用前已被初始化

1. 内置类型需要定义时初始化
2. 最好使用初始化序列(序列顺序与声明顺序相同)，而不是在构造函数中赋值
3. 跨编译单元定义全局对象不能确保初始化顺序

将static对象放入一个函数
Fuck& fuck(){
static Fuck f;
return f;
}
 

构造/析构/赋值运算

了解C++默默编调用了哪些函数

如果类中没有定义，程序却调用了，编译器会产生一些函数

• 一个 default 构造函数
• 一个 copy 构造函数
• 一个 copy assignment 操作符

• 一个析构函数(non virtual)

• 如果自己构造了带参数的构造函数，编译器不会产生default构造函数
• base class如果把拷贝构造函数或者赋值操作符设置为private，不会产生这两个函数
• 含有引用成员变量或者const成员变量不产生赋值操作符

class Fuck{
private:
    std::string& str;//引用定义后不能修改绑定对象
    const std::string con_str;//const对象定义后不能修改
};

若不想使用编译器自动生成的函数，就该明确拒绝

将默认生成的函数声明为private，或者C++ 11新特性"=delete"

class Uncopyable{
private:
    Uncopyable(const Uncopyable&);
    Uncopyable& operator= (const Uncopyable&);
}

为多态基类声明virtual析构函数

1. 给多态基类应该主动声明virtual析构函数
2. 非多态基类，没有virtual函数，不要声明virtual析构函数

别让异常逃离析构函数

构造函数可以抛出异常，析构函数不能抛出异常。

因为析构函数有两个地方可能被调用。一是用户调用，这时抛出异常完全没问题。二是前面有异常抛出，正在清理堆栈，调用析构函数。这时如果再抛出异常，两个异常同时存在，异常处理机制只能terminate().

构造函数抛出异常，会有内存泄漏吗？

不会

try {
    // 第二步，调用构造函数构造对象
    new (p)T;       // placement new: 只调用T的构造函数
}
catch(...) {
    delete p;     // 释放第一步分配的内存
    throw;          // 重抛异常，通知应用程序
}

绝不在构造和析构过程中调用virtual函数

构造和析构过程中，虚表指针指向的虚表在变化。调用的是对应虚表指针指向的函数。
 

令operator= 返回一个reference to *this

int x，y，z；
x=y=z=15；同样有趣的是，赋值采用右结合律，
x=（y=（z=15））；
Widget&operator=（const Widget&rhs）//返回类型是个reference，
{return*this；/返回左侧对象}
 
* 在operator= 里处理自我赋值
Widget& Widget::operator== (const Widget& rhs){
    if(this == &rhs) return *this
    
    ···
}

复制对象时务忘其每一个成分

1. 记得实现拷贝构造函数和赋值操作符的时候，调用base的相关函数

2. 可以让拷贝构造函数和赋值操作符调用一个共同的函数，例如init
    

   资源管理

以对象管理资源

1. 为了防止资源泄漏，请使用RAII对象，在构造函数里面获得资源，在析构函数里面释放资源

2. shared_ptr，unique_lock都是RAII对象
    

   在资源管理类小心copy行为

• 常见的RAII对象copy行为
  1. 禁止copy
  2. 引用计数
  3. 深度复制

  4. 转移资源拥有权
      

     在资源管理类中提供对原始资源的访问

用户可能需要原始资源作为参数传入某个接口。有两种方式：

• 提供显示调用接口

• 提供隐式转换接口(不推荐)
   

  成对使用new和delete要采用相同的格式

new和delete对应；new []和delete []对应

//前面还分配了4个字节代表数组的个数
int *A = new int[10];
//前面分配了8个字节，分别代表对象的个数和Object的大小
Object *O = new Object[10];

以独立的语句将newd对象置入智能指针

调用std::make_shared，而不要调用new，防止new Obeject和传入智能指针的过程产生异常
process(new Widget, priority);

//其实这样也可以，独立的语句
shard_ptr<Widget> p(new Widget);
process(p, priority);

设计与声明

让接口容易被正确使用，不易被误用

1. 好的接口很容易被正确使用，不容易被误用。努力达成这些性质(例如 explicit关键字)
2. “促进正确使用”的办法包括接口的一致性，以及与内置类型的行为兼容
3. “防治误用”b包括建立新类型，限制类型上的操作，束缚对象值，以及消除用户的资源管理责任
4. shared_ptr支持定制deleter，需要灵活使用
    

• 宁以pass-by-refrence-to-const替换pass-by-value
  1.尽量以pass-by-reference-to-const替换pass-by-value，比较高效，并且可以避免切割问题
  2.以上规则并不使用内置类型，以及STL迭代器，和函数对象。它们采用pass-by-value更合适(其实采用pass-by-reference-to-const也可以)
  对象以by value的方式传递，其实际意义是由该对象的copy constructor决定的。这可能会使pass-by-value成为成本很高的动作。
  以pass by reference，还可以避免所谓的“切割slicing问题”，又称为“upcasting问题”。详见《Thingking in C＋＋》P629
  pass by reference是一件美妙的事情，但会导致某些复杂性。最知名的问题就是aliasing(别名问题)，见条款17。某些情况下必须pass by value。references的底层几乎都是指针完成，所以passing by reference通常意味着传递的是指针。如果有个小对象，例如一个int，那么pass by value可能比pass by reference的效率更高一些。  
   
• 必须返回对象时，别妄想返回其reference
  1.不要返回pointer或者reference指向一个on stack对象(被析构)
  2.不要返回pointer或者reference指向一个on heap对象(需要用户delete，我觉得必要的时候也不是不可以)
  3.不要返回pointer或者reference指向local static对象，却需要多个这样的对象(static只能有一份)
   

• 将成员变量申明为private
  1.切记将成员变量申明为private
  2.protected并不比public更有封装性(用户可能继承你的base class)
   

  宁以non-member，non-friend替换member

作者说多一个成员函数，就多一分破坏封装性，好像有点道理，但是我们都没有这样遵守。直接写member函数方便一些。
 

若所有参数都需要类型转换，请为此采用non-member函数

如果调用member函数，就使得第一个参数的类失去一次类型转换的机会。
 

考虑写一个不抛出异常的swap函数

1. 当std::swap效率不高(std::swap调用拷贝构造函数和赋值操作符，如果是深拷贝，效率不会高)，提供一个swap成员函数，并确定不会抛出异常。

class Obj{
    Obj(const Obj&){//深拷贝}
    Obj& operator= (const Obj&){深拷贝
private:
    OtherClass *p;
};

1. 如果提供一个member swap，也该提供一个non-member swap用来调用前者

2. 调用swap时应该针对std::swap使用using声明式，然后调用swap不带任何"命名空间修饰”

void doSomething(Obj& o1, Obj& o2){
    //这样可以让编译器自己决定调用哪个swap，万一用户没有实现针对Obj的swap，还能调用std::swap
    using std::swap;
    
    swap(o1, o2);
}

1. 不要往std命名空间里面加东西

在constructor中尽量以initialization动作取代assignment动作

【尽量使用初始化列表来代替赋值】
const members和reference members只能被初始化，不能够被赋值（assigned）。这个时候，如果在构造函数中要对其初始化时必须用member initialization list。 另外，从效率方面考虑，也建议用以initialization动作取代assignment动作。
例外的情况：

1. static class member不应该在构造函数中初始化。
2. 如果有很多built-in type类型的class member要初始化，建议使用assignment，这和initialization在效率上没有什么区别，而且容易维护。
3. initialization list中的members初始化次序应该和其在class内的声明次序相同

class members系以它们在class内的声明次序来初始化，和它们在member initialization list中出现的次序完全无关。基类的成员变量永远在继承类成员变量之前被初始化，所以如果运用了继承，你应该在member intialization lists起始处列出base class的初始设定值。

结论是：对象被初始化时，如果你希望确实掌握真正发生了什么事，请以class内的members声明次序，将各个memebers列于initialization list中。    
 

区分member functions，non-member functions和friend functions三者  

member functions和non-member functions的区别是：member functions可以是虚函数，而non-member functions不可以。
在一个类中，只要能够避免friend函数，就应该尽量避免，“因为就像真实世界一样，朋友带来的麻烦常常多于其价值。”：）^_^

1. 虚拟函数必须是class members。
2. 绝不要让operator>>和operator<<成为members。

3. 如果non-member functions需要用到class的non-public members，让它成为class的friend functions。   
    

   实现

尽可能延后变量定义式出现的时间

C语言推荐在函数开始的时候定义所有变量(最开始的C语言编译器要求，现在并不需要)，C++推荐在使用对象前才定义对象
 

尽量少做转型动作

1. 如果可以，尽量避免转型，特别是在注重效率的代码中避免dynamic_cast。
2. 如果转型是必要的，试着将它隐藏于某个函数后。客户可以随时调用该函数，而不需要将转型放入自己的代码。

3. 使用C++风格的转型。
    

   避免返回handles指向对象内部成分

简单说，就是成员函数返回指针或者非const引用不要指向成员变量，这样会破坏封装性
 

为“异常安全”而努力是值得的

• "异常安全函数"承诺即使发生异常也不会有资源泄漏。在这个基础下，它有3个级别
  1. 基本保证：抛出异常，需要用户处理程序状态改变(自己写代码保证这个级别就行了把)
  2. 强烈保证：抛出异常，程序状态恢复到调用前
  3. 不抛异常：内置类型的操作就绝不会抛出异常
      
• "强烈保证"往往可以通过copy-and-swap实现，但是"强烈保证"并非对所有函数都具有实现意义

//我反正从来没有这样写过
void doSomething(Object& obj){
    Object new_obj(obj);
    new_obj++;
    swap(obj, new_obj);
}

透彻了解inline函数的里里外外

这里插播一个C++处理定义的重要原则，一处定义原则：

• 全局变量，静态数据成员，非内联函数和成员函数只能整个程序定义一次
• 类类型(class，struct,union)，内联函数可以每个翻译单元定义一次
  1. template类的成员函数或者template函数，定义在头文件中，编译器可以帮忙去重
  2. 普通类的template函数，定义在头文件中，需要加inline

• inline应该限制在小的，频繁调用的函数上

• inline只是给编译器的建议，编译器不一定执行
   

  将文件的编译依存关系降到最低

1. 支持"编译依存最小化"的一般构想是：相依于声明式，不要相依于定义式。基于此构想的两个手段是Handle classes(impl对象提供服务)和Interface classes。

其实就是使用前置声明，下面有个需要注意的点

//Obj.h
class ObjImpl;
class Obj{
public:
private:
    std::shared_ptr<ObjImpl> pObjImpl;
};

//上面的写法会报错，因为编译器会再.h文件里面产生默认的析构函数，
//析构函数要调用ObjImpl的析构函数，然后我们现在只有声明式，不能调用ObjImpl的实现。
//下面的实现才是正确的
//Obj.h
class ObjImpl;
class Obj{
public:
    //声明
    ~Obj();
private:
    std::shared_ptr<ObjImpl> pObjImpl;
};
//Obj.cpp
//现在可以看到ObjImpl的实现
#include<ObjImpl>
Obj::~Obj(){
    
}

对于STL的对象不需要前置声明。
 

 继承与面对对象设计

确定你的public继承塑模出is-a模型

public继承意味着is-a。适用于base class身上的每一个函数也一定适用于derived class。

避免遮掩继承而来的名称

子作用域会遮掩父作用域的名称。一般来讲，我们可以有以下几层作用域

• global作用域
• namespace作用域
  • Base class作用域
    • Drive class作用域
      • 成员函数
        • 控制块作用域
  • 非成员函数作用域
    • 控制块作用域

注意：遮掩的是上一层作用域的名称，重载(不同参数)的函数也会直接遮掩

class Base{
public:
    void f1();
}
 
class Drive{
public:
    //会遮掩f1()，子类并没有继承f1()
    void f1(int);
}
 
Drive d;
d.f1();  //错误
d.f1(3); //正确
可以通过using声明式或者inline转交解决这一问题
class Base{
public:
    void f1();
}
 
//using 声明式
class Drive{
public:
    using Base::f1;
    void f1(int);
}
 
//inline转交
class Drive{
public:
    void f1(){
        Base::f1();
    }
    void f1(int);
}

区分接口继承和实现继承

1. 纯虚函数：提供接口继承
   1. Drived class必须实现纯虚函数
   2. 不能构造含有纯虚函数的类
   3. 纯虚函数可以有成员变量
   4. 可以给纯虚函数提供定义(wtf)
2. 虚函数：提供接口继承和默认的实现继承
3. 非虚函数：提供了接口继承和强制的实现继承(最好不要在Drived class重新定义非虚函数)
    
   在编写自己的 class 时，你应该明白提供下面 3 种类型函数的理由

• pure virtual function
• virtual function
• no-virtual function
   
  何时提供 pure virtual function？

要求派生类只继承接口时，提供纯虚函数。【就像下单函数一样，其作用就是提供接口让你来重写】

class MyType
{
public:
//派生类只继承接口
vitrual void fun() const = 0;
}；
 
何时提供 virtual function？
要求派生类只继承接口和缺省实现时，提供虚函数。
class MyType
{
public:
//派生类只继承接口
vitrual void fun() const 
{
}
}；

 
何时提供 no-virtual function？

要求派生类只继承接口的强制实现时，提供非虚函数。

class MyType
{
public:
//派生类只继承接口
void fun() const
{
}
}；

原则

• 纯虚函数指定接口继承。//这跟XTP中的订阅反馈函数的重载一样
• 虚函数指定接口和缺省实现继承。 //
• 非虚函数指定接口的强制实现继承。

• 接口继承和实现继承不同。
   

  考虑virtual函数以外的选择

non-virtual interface：提供非虚接口
class Object{
public:
    void Interface(){
        ···
        doInterface()；
        ···
    }
private/protected:
    virtual doInterface(){}
}

优点：

• 可以在调用虚函数的前后，做一些准备工作(抽出一段重复代码)

• 提供良好的ABI兼容性
   

  聊一聊ABI兼容性

我们知道，程序库的优势之一是库版本升级，只要保证借口的一致性，用户不用修改任何代码。
一般一个设计完好的程序库都会提供一份C语言接口，为什么呢，我们来看看C++ ABI有哪些脆弱性。

• 虚函数的调用方式，通常是 vptr/vtbl 加偏移量调用

//Object.h
class Object{
public:
···
    virtual print(){}//第3个虚函数
···
}
//用户代码
int main(){
    Object *p = new Object;
    p->print();                    //编译器：vptr[3]()
}
//如果加了虚函数，用户代码根据偏移量找到的是newfun函数
//Object.h
class Object{
public:
···
    virtual newfun()//第3个虚函数
    virtual print(){}//第4个虚函数
···
}

• name mangling 名字粉碎实现重载

C++没有为name mangling制定标准。例如void fun(int)，有的编译器定为fun_int_，有的编译器指定为fun%int%。
因此，C++接口的库要求用户必须和自己使用同样的编译器(这个要求好过分)

• 其实C语言接口也不完美

例如struct和class。编译阶段，编译器将struct或class的对象对成员的访问通过偏移量来实现
 

使用std::fun提供回调

class Object{
public:
    void Interface(){
        ···
        doInterface()；
        ···
    }
private/protected:
    std::function<void()> doInterface;
}

古典策略模式

用另外一个继承体系替代

class Object{
public:
    void Interface(){
        ···
        p->doInterface()；
        ···
    }
private/protected:
    BaseInterface *p;
}
class BaseInterface{
public:
    virtual void doInterface(){}
}

绝不重新定义继承而来的non-virtual函数

记住就行

绝不重新定义继承而来的缺省参数值

class Base{ 
public:
    virtual void print(int a = 1) {cout <<"Base "<< a <<endl;};
    int a;
};
class Drive : public Base{
public:
    void print(int a = 2){cout << "Drive " << a <<endl;}
};                                                                                 
                                                                                   
int main(){                                                                        
  Base *b = new Drive;                                                             
  b->print();   //   vptr[0](1)
}
//Drive 1

• 缺省参数值是静态绑定
• 虚函数是动态绑定

• 遵守这条规定防止出错
   

  通过复合塑模出has-a或者"根据某物实现出"

1. 复合的意义和public完全不一样
2. 根据某物实现出和is-a的区别：

这个也是什么时候使用继承，什么时候使用复合。复合代表使用了这个对象的某些方法，但是却不想它的接口入侵。
 

明智而审慎地使用private继承

1. private继承是”根据某物实现出“

2. 唯一一个使用private继承的理由就是，可以使用空白基类优化技术，节约内存空间
    

   C++对空类的处理

C++ 设计者在设计这门语言要求所有的对象必须要有不同的地址(C语言没有这个要求)。C++编译器的实现方式是给让空类占据一个字节。

class Base{
public:
    void fun(){}
}
//8个字节
class Object{
private:
    int a;
    Base b;
};
//4个字节
classObject : private Base{
private:
    int a;
}

明智而审慎地使用多重继承

首先我们来了解一下多重继承的内存布局。

//包含A对象
class A{
    
};
//包含A,B对象
class B:public A{
    
};
//包含A,C对象
class C:public A{
    
};
//包含A,A,B,C,D对象
class D:public B, public C{
    
}
 
由于菱形继承，基类被构造了两次。其实，C++也提供了针对菱形继承的解决方案的
//包含A对象
class A{
    
};
//包含A,B对象
class B:virtual public A{
    
};
//包含A,C对象
class C:virtual public A{
    
};
//包含A,B,C,D对象
class D:public B, public C{
    
}

使用虚继承，B,C对象里面会产生一个指针指向唯一一份A对象。这样付出的代价是必须再运行期根据这个指针的偏移量寻找A对象。

多重继承唯一的那么一点点用就是一个Base class提供public继承，另一个Base class提供private继承。(还是没什么用啊，干嘛不适用复合)
 

模板与泛型编程

了解隐式接口和编译期多态

1. 接口：强制用户实现某些函数
2. 多态：相同的函数名，却有不同的实现
3. 继承和模板都支持接口和多态
4. 对继承而言，接口是显式的，以函数为中心，多态发生在运行期；
5. 对模板而言，接口是隐式的，多态表现在template具象化和函数重载

//这里接口要求T必须实现operator >
template<typename T>
T max(T a, T b){
    return (a > b) ? a : b;
}

了解typename的双重意义

1. 声明template参数时，前缀关键字class和typename可以互换
2. 使用typename表明嵌套类型(防止产生歧义)

第一层：作为类模板的参数时，与 class 功能相同。

template<class T> class MyType;
template<typename T> class MyTYpe;

这两个定义完全相同。
 
第二层： typename 可以让模板里面定义嵌套从属名称的类型变成有效的类型，因为 C++ 的解析器在模板中遇到嵌套从属类型时，默认认为它是无效的类型。

例如：无效的嵌套从属类型

template<typename T>
void fun(const T& t)
{
        T::const_iterator iter(t.begin());
}

我们需要认为指定它为有效的嵌套从属类型

template<typename T>
void fun(const T& t)
{
      typename T::const_iterator iter(t.begin());
}

一般情况 当你想在 template 中指定一个有效的嵌套从属类型名称，只需要在嵌套从属类型前面加上 typename 关键字即可。
例外

* 不得在 base class list 中使用 typename
/* 错误用法 */
class Deriver : public typename Base<T>::MyType;
* 不得在 member initialization list 中使用 typename
class Deriver : public Base<T>::MyType
{
public:
  /* 错误用法 */
  explicit Deriver(int x) : typename Base<T>::MyType(x)
  {
  }
};

原则

• class 和 typename 在声明模板参数时作用相同。

• 使用 typename 标识嵌套从属类型，但是不得在 base class list 和 member initialization list 中使用。
   

  学习处理模板化基类内的名称

template <typename T>
class Base{                                                                      
  public:                                                                          
    void print(T a) {cout <<"Base "<< a <<endl;};                                  
  };
template<typename T>                                                             
class Drive : public Base<T>{                                                    
public:                                                                          
  void printf(T a){                                                          
  
  //error 编译器不知道基类有print函数
    print(a);  
  } 
};
//解决方案
//this->print();
//using Base<T>::print
//base<T>::print直接调用

将参数无关代码抽离template

1. 非类型模板参数造成的代码膨胀：以函数参数或者成员变量替换
2. 类型模板参数造成的代码膨胀：特化它们，让含义相近的类型模板参数使用同一份底层代码。例如int，long, const int

运用成员函数模版接收所有兼容类型

我们来考虑一下智能指针的拷贝构造函数和赋值操作符怎么实现。它需要子类的智能指针能够隐式转型为父类智能指针

template<typename T>
class shared_ptr{
public:
    //拷贝构造函数，接受所有能够从U*隐式转换到T*的参数
    template<typename U>
    shared_ptr(shared_ptr<U> const &rh):p(rh.get()){
        ...
    }
    //赋值操作符，接受所有能够从U*隐式转换到T*的参数
    template<typename U>
    shared_ptr& operator= (shared_ptr<U> const &rh):p(rh.get()){
        ...
    }
    
    //声明正常的拷贝构造函数
    shared_ptr(shared_ptr const &rh)；
    shared_ptr& operator= (shared_ptr const &rh);
private:
    T *p;
}

• 使用成员函数模版生成“可接受所有兼容类型”的函数
• 即使有了“泛化拷贝构造函数”和“泛化的赋值操作符”，仍然需要声明正常的拷贝构造函数和赋值操作符

• 在一个类模版内，template名称可被用来作为作为“template和其参数”的简略表达式
   

  所有参数需要类型转换的时候请为模版定义非成员函数

1. 当我们编写一个模版类，某个相关函数都需要类型转换，需要把这个函数定义为非成员函数
2. 但是模版的类型推到遇见了问题，需要把这个函数声明为友元函数帮助推导
3. 模版函数只有声明编译器不会帮忙具现化，所以我们需要实现的是友元模版函数

template <class T>
class Rational
{
    …
    friend Rational operator* (const Rational& a, const Rational& b)
    {
        return Rational (a.GetNumerator() * b.GetNumerator(),
            a.GetDenominator() * b.GetDenominator());
    }
    …
}

请使用traits classes表现类型信息

template<typename T>
class type_traits;
template<>
class type_traits<int>{
public:
    static int size = 4;
}
template<>
class type_traits<char>{
public:
    static int size = 1;
}
template<>
class type_traits<double>{
    static int size = 8;
}
template<typename T>
int ccSizeof(T){
    return type_traits<T>::size;
}

• traits采用类模版和特化的方式，为不同的类型提供了相同的类型抽象(都由size)

• 为某些类型提供编译期测试，例如is_fundamental(是否为内置类型)
   

   模版元编程

本质上就是函数式编程

//上楼梯，每次上一步或者两步，有多少种
int climb(int n){
    if(n == 1)
        return 1;
    if(n == 2)
        return 2;
    return climb(n - 1) + climb(n - 2);
}
//元编程，采用类模版
template<int N>
class Climb{
public:
  const static int n = Climb<N-1>::n + Climb<N-2>::n;
};
template<>
class Climb<2>{
public:
  const static int n = 2;
};
template<>
class Climb<1>{
public:
  const static int n = 1;
};

• C++元编程可以将计算转移到编译期，执行速度迅速(缺陷？)
   

  函数调用的栈结构：

当编译器为函数调用生成代码时，首先将参数从右至左压栈，然后是函数返回的地址（Return Address）压栈，同时在函数内部，生成代码来将堆栈指针移动（向上或向下，这要视机器而定），为函数的本地变量提供存储空间。当函数调用完毕，栈指针将移动到函数（Return Address）的位置，这样函数的本地变量出栈。那么函数的返回值（尤其是一个自定义的类型）存放在什么地方？答案是将函数的返回值作为一个参数压栈，直接将返回值的信息拷贝至该参数中。这个答案没有解决所有的问题，但它效率很高。

下面是一个函数调用的例子：

int f（int x，char c）；
int g＝f（a，b）；
看一下它对应的汇编代码：
push b；
push a；
call f（）；
add sp，4；
mov g，register a；

先是两个参数压栈，然后调用函数，完了将参数出栈，将返回值放在寄存器中（因为int是built-in type），传递给返回值g。这与上面讲的函数调用的过程稍有不同。插一句：前段时间碰到很多次stack overflow的错误，搞死我了。但是当我理解了函数调用背后的故事后，stack overflow的问题终于暂时解决了。

何为copy constructor？

当需要从一个已存在的对象创建另一个对象时，会调用copy constructor。当然，我们也可以阻止这样的行为。忠告中会讲到。
看下面的例子：

class String
{ public:
String(const char *str=NULL);
String(const String &other); //copy constructor
virtual ~String();
String & operator=(const String &other);//assignment operator
private:
char *m_data;
}

如果缺少了copy constructor和assignment operator，当进行复制时会进行bitcopy，也就是按位进行拷贝。试想如果上面的类中没有copy constructor和assignment operator，调用如下语句时的问题：

String a（“hello”）；//m_data指向字符串“hello”
String b（“World”）；//m_data指向字符串“world”
b＝a；

这样，经过bitcopy，a和b中的m_data都指向“hello”，“world”没人管了，Memory Leak！！！而且，当a或b中的一个调用了析构函数后，“hello”所在的内存将被释放，这样另一个中的指针指向了一片非法内存！！！

忠告：如果class的成员变量中含有任何指针，请为这个类写copy constructor和assignment operator。但是你如果确信你的class不会执行copy和assignment动作，这时候写copy constructor和assignment operator会觉得有点得不偿失，这时候将copy-construction（No definition）声明为private，将阻止使用值传递方式(pass an object of your class by value)。呵呵，我知道这个时候你的头在游泳了。
 

定制new和delete

了解new-handler的行为

new和malloc对比：

• new构造对象，malloc不会
• new分配不出内存会抛异常，malloc返回NULL
• new分配不出内存可以调用用户设置的new-handler，malloc没有

namespace std{
    typedef void (*new_handler)();
    //返回旧的handler
    new_handler set_new_handler(new_handler p) throw();
}

可以为每个类设置专属new handler
 

了解new和delete合理的替换时机

C++中对象的构造和析构经历了都两个阶段

• operator new, operator delete：分配和释放内存
• 调用构造函数，调用析构函数

替换new和delete的理由，就是需要收集分配内存的资源信息
 

编写符合常规的new和delete

1. operator new应该内含一个无穷循环尝试分配内存，如果无法满足，就调用new-handler。class版本要处理“比正确大小更大的(错误)申请”

2. operator deleter应该处理Null。classz专属版本还要处理“比正确大小更小的(错误)申请”
    

   写了operator new也要写相应的operator delete

我们知道，new一个对象要经历两步。如果在调用构造函数失败，编译器会寻找一个“带相同额外参数”的operator delete，否则就不调用，造成资源泄漏

我觉得这个条款讲的不是太通俗，所以我决定来个“俗”点的：
重载new和delete时必须要做到的，这里的重载包括（参见《Thinking in C++》）：

Overloading global new & delete;
Overloading new & delete fro a class;
Overloading new & delete for arrays。

不过现在有了这练习上乘内功的口诀，就不怕走火入魔了。

口诀：

1. 正确的返回值
2. 内存不足，调用错误处理函数
3. 不索求任何内存时的调用
4. 避免不经意遮掩了“正常”形式的new(见条款9)

问题：当重载了new后，我们有时候需要调用“正规形式”的new，这时怎么办？

解决：

1. 祭出inline函数，搞定！

class X{
public：
void f（）；
static void * operator new（size_t size, new_handler p);//我们重载，为了区别，则多添加一个参数
static void * operator new（size_t size)//这是系统自己的
{ return ::operator new(size);}
}

1. 为自己重载new添加的额外参数添加默认参数值，一样搞定！

class X{
public：
void f（）；
static void * operator new（size_t size, new_handler p＝0）;
}

绝不重新定义继承而来的缺省参数值

class Base{ 
public:
    virtual void print(int a = 1) {cout <<"Base "<< a <<endl;};
    int a;
};
class Drive : public Base{
public:
    void print(int a = 2){cout << "Drive " << a <<endl;}
};                                                                                 
                                                                                   
int main(){                                                                        
  Base *b = new Drive;                                                             
  b->print();   //   vptr[0](1)
}
//Drive 1

• 缺省参数值是静态绑定
• 虚函数是动态绑定

• 遵守这条规定防止出错
   

  运用成员函数模版接收所有兼容类型

我们来考虑一下智能指针的拷贝构造函数和赋值操作符怎么实现。它需要子类的智能指针能够隐式转型为父类智能指针

template<typename T>
class shared_ptr{
public:
    //拷贝构造函数，接受所有能够从U*隐式转换到T*的参数
    template<typename U>
    shared_ptr(shared_ptr<U> const &rh):p(rh.get()){
        ...
    }
    //赋值操作符，接受所有能够从U*隐式转换到T*的参数
    template<typename U>
    shared_ptr& operator= (shared_ptr<U> const &rh):p(rh.get()){
        ...
    }
    
    //声明正常的拷贝构造函数
    shared_ptr(shared_ptr const &rh)；
    shared_ptr& operator= (shared_ptr const &rh);
private:
    T *p;
}

• 使用成员函数模版生成“可接受所有兼容类型”的函数
• 即使有了“泛化拷贝构造函数”和“泛化的赋值操作符”，仍然需要声明正常的拷贝构造函数和赋值操作符

• 在一个类模版内，template名称可被用来作为作为“template和其参数”的简略表达式
   

  模版元编程

  本质上就是函数式编程

//上楼梯，每次上一步或者两步，有多少种
int climb(int n){
    if(n == 1)
        return 1;
    if(n == 2)
        return 2;
    return climb(n - 1) + climb(n - 2);
}
//元编程，采用类模版
template<int N>
class Climb{
public:
  const static int n = Climb<N-1>::n + Climb<N-2>::n;
};
template<>
class Climb<2>{
public:
  const static int n = 2;
};
template<>
class Climb<1>{
public:
  const static int n = 1;
};

C++元编程可以将计算转移到编译期，执行速度迅速(缺陷？)
 

 STL使用小细节

删除连续容器(vector,deque,string)的元素

// 当c是vector、string，删除value
c.erase(remove(c.begin(), c.end(), value), c.end());
// 判断value是否满足某个条件，删除
bool assertFun(valuetype);
c.erase(remove_if(c.begin(), c.end(), assertFun), c.end());
// 有时候我们不得不遍历去完成，并删除
for(auto it = c.begin(); it != c.end(); ){
    if(assertFun(*it)){
        ···
        it = c.erase(it);
    }
    else
        ++it;
}

删除list中某个元素

c.remove(value);
// 判断value是否满足某个条件，删除    
c.remove(assertFun);
 
* 删除关联容器(set,map)中某个元素
c.erase(value)
    
for(auto it = c.begin(); it != c.end(); ){
    if(assertFun(*it)){
        ···
        c.erase(it++);
    }
    else
        ++it;
}