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高质量C++/C编程指南 -- 第12章 其它编程经验 参考文献

来源:互联摘选 日期:2008-11-17 10:33
第12章 其它编程经验
11.1 使用const提高函数的健壮性
看到const关键字,C++程序员首先想到的可能是const常量。这可不是良好的条件反射。如果只知道用const定义常量,那么相当于把火药仅用于制作鞭炮。const更大的魅力是它可以修饰函数的参数、返回值,甚至函数的定义体。

const是constant的缩写,“恒定不变”的意思。被const修饰的东西都受到强制保护,可以预防意外的变动,能提高程序的健壮性。所以很多C++程序设计书籍建议:“Use const whenever you need”。



11.1.1 用const修饰函数的参数

如果参数作输出用,不论它是什么数据类型,也不论它采用“指针传递”还是“引用传递”,都不能加const修饰,否则该参数将失去输出功能。

const只能修饰输入参数:

u 如果输入参数采用“指针传递”,那么加const修饰可以防止意外地改动该指针,起到保护作用。

例如StringCopy函数:

void StringCopy(char *strDestination, const char *strSource);

其中strSource是输入参数,strDestination是输出参数。给strSource加上const修饰后,如果函数体内的语句试图改动strSource的内容,编译器将指出错误。



u 如果输入参数采用“值传递”,由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数,该输入参数本来就无需保护,所以不要加const修饰。

例如不要将函数void Func1(int x) 写成void Func1(const int x)。同理不要将函数void Func2(A a) 写成void Func2(const A a)。其中A为用户自定义的数据类型。



u 对于非内部数据类型的参数而言,象void Func(A a) 这样声明的函数注定效率比较底。因为函数体内将产生A类型的临时对象用于复制参数a,而临时对象的构造、复制、析构过程都将消耗时间。

为了提高效率,可以将函数声明改为void Func(A &a),因为“引用传递”仅借用一下参数的别名而已,不需要产生临时对象。但是函数void Func(A &a) 存在一个缺点:“引用传递”有可能改变参数a,这是我们不期望的。解决这个问题很容易,加const修饰即可,因此函数最终成为void Func(const A &a)。

以此类推,是否应将void Func(int x) 改写为void Func(const int &x),以便提高效率?完全没有必要,因为内部数据类型的参数不存在构造、析构的过程,而复制也非常快,“值传递”和“引用传递”的效率几乎相当。

问题是如此的缠绵,我只好将“const &”修饰输入参数的用法总结一下,如表11-1-1所示。



对于非内部数据类型的输入参数,应该将“值传递”的方式改为“const引用传递”,目的是提高效率。例如将void Func(A a) 改为void Func(const A &a)。



对于内部数据类型的输入参数,不要将“值传递”的方式改为“const引用传递”。否则既达不到提高效率的目的,又降低了函数的可理解性。例如void Func(int x) 不应该改为void Func(const int &x)。




表11-1-1 “const &”修饰输入参数的规则



11.1.2 用const修饰函数的返回值

u 如果给以“指针传递”方式的函数返回值加const修饰,那么函数返回值(即指针)的内容不能被修改,该返回值只能被赋给加const修饰的同类型指针。

例如函数

const char * GetString(void);

如下语句将出现编译错误:

char *str = GetString();

正确的用法是

const char *str = GetString();



u 如果函数返回值采用“值传递方式”,由于函数会把返回值复制到外部临时的存储单元中,加const修饰没有任何价值。

例如不要把函数int GetInt(void) 写成const int GetInt(void)。

同理不要把函数A GetA(void) 写成const A GetA(void),其中A为用户自定义的数据类型。

如果返回值不是内部数据类型,将函数A GetA(void) 改写为const A & GetA(void)的确能提高效率。但此时千万千万要小心,一定要搞清楚函数究竟是想返回一个对象的“拷贝”还是仅返回“别名”就可以了,否则程序会出错。见6.2节“返回值的规则”。



u 函数返回值采用“引用传递”的场合并不多,这种方式一般只出现在类的赋值函数中,目的是为了实现链式表达。

例如

class A

{…

A & operate = (const A &other); // 赋值函数

};

A a, b, c; // a, b, c 为A的对象



a = b = c; // 正常的链式赋值

(a = b) = c; // 不正常的链式赋值,但合法

如果将赋值函数的返回值加const修饰,那么该返回值的内容不允许被改动。上例中,语句 a = b = c仍然正确,但是语句 (a = b) = c 则是非法的。



11.1.3 const成员函数

任何不会修改数据成员的函数都应该声明为const类型。如果在编写const成员函数时,不慎修改了数据成员,或者调用了其它非const成员函数,编译器将指出错误,这无疑会提高程序的健壮性。

以下程序中,类stack的成员函数GetCount仅用于计数,从逻辑上讲GetCount应当为const函数。编译器将指出GetCount函数中的错误。

class Stack

{

public:

void Push(int elem);

int Pop(void);

int GetCount(void) const; // const成员函数

private:

int m_num;

int m_data[100];

};



int Stack::GetCount(void) const

{
++ m_num; // 编译错误,企图修改数据成员m_num

Pop(); // 编译错误,企图调用非const函数

return m_num;

}

const成员函数的声明看起来怪怪的:const关键字只能放在函数声明的尾部,大概是因为其它地方都已经被占用了。

11.2 提高程序的效率
程序的时间效率是指运行速度,空间效率是指程序占用内存或者外存的状况。

全局效率是指站在整个系统的角度上考虑的效率,局部效率是指站在模块或函数角度上考虑的效率。



l 【规则11-2-1】不要一味地追求程序的效率,应当在满足正确性、可靠性、健壮性、可读性等质量因素的前提下,设法提高程序的效率。



l 【规则11-2-2】以提高程序的全局效率为主,提高局部效率为辅。



l 【规则11-2-3】在优化程序的效率时,应当先找出限制效率的“瓶颈”,不要在无关紧要之处优化。



l 【规则11-2-4】先优化数据结构和算法,再优化执行代码。



l 【规则11-2-5】有时候时间效率和空间效率可能对立,此时应当分析那个更重要,作出适当的折衷。例如多花费一些内存来提高性能。



l 【规则11-2-6】不要追求紧凑的代码,因为紧凑的代码并不能产生高效的机器码。



11.3 一些有益的建议
² 【建议11-3-1】当心那些视觉上不易分辨的操作符发生书写错误。

我们经常会把“==”误写成“=”,象“||”、“&&”、“<=”、“>=”这类符号也很容易发生“丢1”失误。然而编译器却不一定能自动指出这类错误。



² 【建议11-3-2】变量(指针、数组)被创建之后应当及时把它们初始化,以防止把未被初始化的变量当成右值使用。



² 【建议11-3-3】当心变量的初值、缺省值错误,或者精度不够。



² 【建议11-3-4】当心数据类型转换发生错误。尽量使用显式的数据类型转换(让人们知道发生了什么事),避免让编译器轻悄悄地进行隐式的数据类型转换。



² 【建议11-3-5】当心变量发生上溢或下溢,数组的下标越界。



² 【建议11-3-6】当心忘记编写错误处理程序,当心错误处理程序本身有误。



² 【建议11-3-7】当心文件I/O有错误。



² 【建议11-3-8】避免编写技巧性很高代码。



² 【建议11-3-9】不要设计面面俱到、非常灵活的数据结构。



² 【建议11-3-10】如果原有的代码质量比较好,尽量复用它。但是不要修补很差劲的代码,应当重新编写。



² 【建议11-3-11】尽量使用标准库函数,不要“发明”已经存在的库函数。



² 【建议11-3-12】尽量不要使用与具体硬件或软件环境关系密切的变量。



² 【建议11-3-13】把编译器的选择项设置为最严格状态。



² 【建议11-3-14】如果可能的话,使用PC-Lint、LogiScope等工具进行代码审查。







参考文献
[Cline] Marshall P. Cline and Greg A. Lomow, C++ FAQs, Addison-Wesley, 1995



[Eckel] Bruce Eckel, Thinking in C++(C++ 编程思想,刘宗田 等译),机械工业出版社,2000



[Maguire] Steve Maguire, Writing Clean Code(编程精粹,姜静波 等译),电子工业出版社,1993



[Meyers] Scott Meyers, Effective C++, Addison-Wesley, 1992



[Murry] Robert B. Murry, C++ Strategies and Tactics, Addison-Wesley, 1993



[Summit] Steve Summit, C Programming FAQs, Addison-Wesley, 1996

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