C++C编程指南（林锐）.docx

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1、推荐-高质量C+ + / C编程指南（林锐）版本/状态作者参与者起止日期备注V 0.9草稿文件林锐2001-7-1至2001-718林锐起草V 1.0正式文件林锐2001-7-18至2001-724朱洪海审查V 0.9,林锐修正草稿中的错误目录前言6第1章文件结构111.1 版权和版本的声明111.2 头文件的结构121.3 定义文件的结构131.4 头文件的作用131.5 目录结构14第2章程序的版式152.1 空行152.2 代码行162.3 代码行内的空格172.4 对齐182.5 长行拆分192.6 修饰符的位置192.7 注释202.8 类的版式21第3章命名规则223.1 共性规则

2、223.2 简单的Windows应用程序命名规则233.3 简单的Unix应用程序命名规则25第4章表达式和基本语句264.1 运算符的优先级264.2 复合表达式274.3 if语句274.4 循环语句的效率294.5 for语句的循环控制变量304.6 switch 语句304.7 goto语句31第5章常量335.1 为什么需要常量335.2 const 与 #define 的比较.335.3 常量定义规则335.4 类中的常量34第6章函数设计366.1 参数的规则366.2 返回值的规则376.4 其它建议406.5 使用断言416.6 引用与指针的比较42第7章内存管理447.1

3、内存分配方式447.2 常见的内存错误及其对策447.3 指针与数组的对比457.4 指针参数是如何传递内存的？477.5 free和delete把指针怎么啦? . 507.6 动态内存会被自动释放吗？507.7 杜绝“野指针”517.8 有了 malloc/free 为什么还要 new/delete ? . 527.9 内存耗尽怎么办？537.10 0 malloc/free的使用要点547.11 new/delete的使用要点557.12 一些心得体会56第8章C+ +函数的高级特性.578.2 成员函数的重载、覆盖与隐藏608.3 参数的缺省值638.4 运算符重载648.5 函数内联6

4、58.6 一些心得体会68第9章类的构造函数、析构函数与赋值函数699.1 构造函数与析构函数的起源699.2 构造函数的初始化表709.3 构造和析构的次序729.4 示例：类String的构造函数与析构函数729.5 不要轻视拷贝构造函数与赋值函数739.6 示例：类String的拷贝构造函数与赋值函数739.7 偷懒的办法处理拷贝构造函数与赋值函数759.8 如何在派生类中实现类的基本函数759.9 一些心得体会77第10章类的继承与组合7810.1继承78第11章其它编程经验8211.1 使用const提高函数的健壮性8211.2 提高程序的效率8411.3 一些有益的建议85参考文献

5、87附录A ： C+ + /C代码审查表88附录B ： C+ + /C试题.93附录C ： C+ +/C试题的答案与评分标准97刖5软件质量是被大多数程序员挂在嘴上而不是放在心上的东西！除了完全外行和真正的编程高手外，初读本书，你最先的感受 将是惊慌:“哇!我以前捏造的C+ + /C程序怎么会有那么多的毛病？ ”别难过，作者只不过比你早几年、多几次惊慌而已。请花一两个小时认真阅读这本百页经书，你将会获益匪浅，这 是前面N-1个读者的建议。一、编程老手与高手的误区自从计算机问世以来，程序设计就成了令人羡慕的职业，程序员在 受人宠爱之后容易发展成为毛病特多却常能自我臭美的群体。如今在Interne

6、t上流传的“真正”的程序员据说是这样的：(1) 真正的程序员没有进度表，只有讨好领导的马屁精才有进度表，真正的程序员会让领导提心吊胆。(2) 真正的程序员不写使用说明书，用户应当自己去猜想程序的功能。(3) 真正的程序员几乎不写代码的注释，如果注释很难写，它理所当然也很难读。(4) 真正的程序员不画流程图，原始人和文盲才会干这事。(5) 真正的程序员不看参考手册，新手和胆小鬼才会看。(6) 真正的程序员不写文档也不需要文档，只有看不懂程序的笨蛋才用文档。(7) 真正的程序员认为自己比用户更明白用户需要什么。(8) 真正的程序员不接受团队开发的理念，除非他自己是头头。(9) 真正的程序员的程序不

7、会在第一次就正确运行，但是他们 愿意守着机器进行若干个30小时的调试改错。(10)真正的程序员不会在上午9:00到下午5:00之间工作，如果 你看到他在上午9:00工作，这表明他从昨晚一直干到现在。具备上述特征越多，越显得水平高，资格老。所以别奇怪，程序员 的很多缺点竟然可以被当作优点来欣赏。就象在武侠小说中，那些独 来独往、不受约束且带点邪气的高手最令人崇拜。我曾经也这样信奉, 并且希望自己成为那样的“真正”的程序员，结果没有得到好下场。我从读大学到博士毕业十年来一直勤奋好学，累计编写了数十万行 C+ + /C代码。有这样的苦劳和疲劳,我应该称得上是编程老手了吧？我开发的软件都与科研相关(集

8、成电路CAD和3D图形学领域)， 动辄数万行程序，技术复杂，难度颇高。这些软件频频获奖，有一个 软件获得首届中国大学生电脑大赛软件展示一等奖。在1995年开发 的一套图形软件库到2000年还有人买。罗列出这些“业绩”，可以说 明我算得上是编程高手了吧？可惜这种个人感觉不等于事实。读博期间我曾用一年时间开发了一个近10万行C+ +代码的3D 图形软件产品，我内心得意表面谦虚地向一位真正的软件高手请教。他虽然从未涉足过3D图形领域，却在几十分钟内指出该软件多处重 大设计错误。让人感觉那套软件是用纸糊的华丽衣服，扯一下掉一块, 戳一下破个洞。我目瞪口呆地意识到这套软件毫无实用价值，一年的 心血白化了

9、，并且害死了自己的软件公司。人的顿悟通常发生在最心痛的时刻，在沮丧和心痛之后，我作了深 刻反省，“面壁”半年，重新温习软件设计的基础知识。补修“内功”之 后，又觉得腰板硬了起来。博士毕业前半年，我曾到微软中国研究院 找工作，接受微软公司一位资深软件工程师的面试。他让我写函数 strcpy的代码。太容易了吧？错！这么一个小不点的函数，他从三个方面考查：(1)编程风格；(2)出错处理；(3)算法复杂度分析(用于提高性能)。在大学里从来没有人如此严格地考查过我的程序。我化了半个小 时，修改了数次，他还不尽满意，让我回家好好琢磨。我精神抖擞地 进“考场”，大汗淋漓地出“考场”。这“高手”当得也太窝囊了

10、。我又好 好地反省了一次。我把反省后的心得体会写成文章放在网上传阅，引起了不少软件开 发人员的共鸣。我因此有幸和国产大型IT企业如华为、上海贝尔、 中兴等公司的同志们广泛交流。大家认为提高质量与生产率是软件工 程要解决的核心问题。高质量程序设计是非常重要的环节，毕竟软件 是靠编程来实现的。我们心目中的老手们和高手们能否编写出高质量的程序来？不见得都能！就我的经历与阅历来看，国内大学的计算机教育压根就没有灌输高 质量程序设计的观念，教师们和学生们也很少自觉关心软件的质量。 勤奋好学的程序员长期在低质量的程序堆中滚爬，吃尽苦头之后才有 一些心得体会，长进极慢，我就是一例。现在国内IT企业拥有学士、

11、硕士、博士文凭的软件开发人员比比 皆是，但他们在接受大学教育时就“先天不足”，岂能一到企业就突然 实现质的飞跃。试问有多少软件开发人员对正确性、健壮性、可靠性、 效率、易用性、可读性（可理解性）、可扩展性、可复用性、兼容性、 可移植性等质量属性了如指掌？并且能在实践中运用自如？。“高质 量”可不是干活小心点就能实现的！我们有充分的理由疑虑:（1）编程老手可能会长期用隐含错误的方式编程（习惯成自然），发现毛病后都不愿相信那是真的！（2）编程高手可以在某一领域写出极有水平的代码，但未必能从 全局把握软件质量的方方面面。事实证明如此。我到上海贝尔工作一年来，陆续面试或测试 过近百名“新”“老”程序员

12、的编程技能，质量合格率大约是10%。很 少有人能够写出完全符合质量要求的if语句，很多程序员对指针、内 存管理一知半解，O领导们不敢相信这是真的。我做过现场试验：有一次部门新进14 名硕士生,在开欢迎会之前对他们进行“C+ + / C编程技能，摸底考试。 我问大家试题难不难？所有的人都回答不难。结果没有一个人及格， 有半数人得零分。竞争对手公司的朋友们也做过试验，同样一败涂地。真的不是我“心狠手辣”或者要求过高，而是很多软件开发人员对自 己的要求不够高。要知道华为、上海贝尔、中兴等公司的员工素质在国内IT企业中 是比较前列的，倘若他们的编程质量都如此差的话，我们怎么敢期望 中小公司拿出高质量的

13、软件呢？连程序都编不好，还谈什么振兴民族 软件产业，岂不胡扯。我打算定义编程老手和编程高手，请您别见笑。定义1:能长期稳定地编写出高质量程序的程序员称为编程老手。定义2：能长期稳定地编写出高难度、高质量程序的程序员称为编 程高手。根据上述定义，马上得到第一推论:我既不是高手也算不上是老手。在写此书前,我阅读了不少程序设计方面的英文著作,越看越羞惭。 因为发现自己连编程基本技能都未能全面掌握，顶多算是二流水平， 还好意思谈什么老手和高手。希望和我一样在国内土生土长的程序员 朋友们能够做到：(1 )知错就改；(2)经常温故而知新；(3)坚持学习，天天向上。二、本书导读首先请做附录B的C+ +/C试

14、题(不要看答案)，考查自己的编程质量究竟如何。然后参照答案严格打分。(1)如果你只得了几十分，请不要声张，也不要太难过。编程质 量差往往是由于不良习惯造成的，与人的智力、能力没有多大关系， 还是有药可救的。成绩越差，可以进步的空间就越大，中国不就是在 落后中赶超发达资本主义国家吗？只要你能下决心改掉不良的编程 习惯，第二次考试就能及格了。(2)如果你考及格了，表明你的技术基础不错，希望你能虚心学 习、不断进步。如果你还没有找到合适的工作单位，不妨到上海贝尔O(3)如果你考出85分以上的好成绩，你有义务和资格为你所在 的团队作“C+ +/C编程”培训。希望你能和我们多多交流、相互促进。 半年前我

15、曾经发现一颗好苗子，就把他挖到我们小组来。(4)如果你在没有任何提示的情况下考了满分，希望你能收我做 你的徒弟。编程考试结束后，请阅读本书的正文。本书第一章至第六章主要论述C+ + /C编程风格。难度不高， 但是细节比较多。别小看了，提高质量就是要从这些点点滴滴做起。 世上不存在最好的编程风格，一切因需求而定。团队开发讲究风格一 致，如果制定了大家认可的编程风格，那么所有组员都要遵守。如果 读者觉得本书的编程风格比较合你的工作，那么就采用它，不要只看 不做。人在小时候说话发音不准，写字潦草，如果不改正，总有后悔 的时候。编程也是同样道理。第七章至第十一章是专题论述，技术难度比较高，看书时要积

16、极思考。特别是第七章“内存管理”，读了并不表示懂了，懂了并不表 示就能正确使用。有一位同事看了第七章后觉得“野指针”写得不错， 与我切磋了一把。可是过了两周，他告诉我，他忙了两天追查出一个 Bug,想不到又是“野指针”出问题，只好重读第七章。光看本书对提高编程质量是有限的，建议大家阅读本书的参考文 献，那些都是经典名著。如果你的编程质量已经过关了，不要就此满足。如果你想成 为优秀的软件开发人员，建议你阅读并按照CMMI规范做事，让自 己的综合水平上升一个台阶。上海贝尔的员工可以向网络应用事业部 软件工程研究小组索取CMMI有关资料，最好能参加培训。三、版权声明本书的大部分内容取材于作者一年前的

17、书籍手稿（尚未出 版），现整理汇编成为上海贝尔网络应用事业部的一个规范化文件， 同时作为培训教材。由于C+ +/C编程是众所周知的技术，没有秘密可言。编程 的好经验应该大家共享，我们自己也是这么学来的。作者愿意公开本 书的电子文档。版权声明如下：（1）读者可以任意拷贝、修改本书的内容，但不可以篡改作者及 所属单位。（2）未经作者许可，不得出版或大量印发本书。（3）如果竞争对手公司的员工得到本书，请勿公开使用，以免发 生纠纷。预计至IJ 2002年7月，我们将建立切合中国国情的CMMI 3 级解决方案。届时一，包括本书在内的约1000页规范将严格受控。欢迎读者对本书提出批评建议。林锐，2001年

18、7月第1章文件结构每个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)o1.1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(参见示例1-1), 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

19、息。* 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 畜：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日示例1-1版权和版本的声明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（参见示例1-1）。（2）预处理块。（3）函数和类结构声明等。假设头文件名称为graphics

20、.h,头文件的结构参见示例1-2。I 【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。I 【规则1-2-2】用# include 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）。I 【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）。2 1建议1-2-1 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

21、明分开，不论该函数体有 多么小。2 【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。/版权和版本声明见示例1-1,此处省略。#ifndef GRAPHICS_H / 防止 graphics.h 被重复引用# define GRAPHICS_H# include /引用标准库的头文件# include umyheader.hn /引用非标准库的头文件void Functionl (.); / 全局函数声明class Box/类结构声明()；# endif示例1-2 C+ + /C头文件的结构1.3定义文件的结构定义文件有三部分内容:（1

22、）定义文件开头处的版权和版本声明（参见示例1-1） O（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。/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 Functionl （.）/类成员函数的实现体void Box:Draw(.)）示例1-3 C+ +/C定义文件的结构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

23、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

24、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。第2章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。请程序员们学习程序的“书法”，弥补大学计算 机教育的漏洞，实在很有必要。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

25、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。I 【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。参见示例2-1 (a)I 【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。参见示例2-1 (b )/ /空行/ /空行void Functionl (.)while (condition)(statementl;)/空行/空行if (condition)void Function2(.)(statement2;)else/空行(void Function3(.)statements；)/空行state

26、ment4;)示例2-1 (a)函数之间的空行示例2-1(b)函数内部的空行2.2 代码行I【规则2-2-1 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。I 【规则2-2-2】 if、for、while、do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。示例2-2 (a)为风格良好的代码行，示例2-2 (b)为风格不良 的代码行。int width; / 宽度int width, height, depth; /int height; / 高度int depth;/ 深度宽度高度深度x = a +

27、 b;y = c + d;z = e + f;X = a + b; y = c + d; z = e + f;if (width height)(dosomething();)if (width virtual、 inline, case等关键字之后至少要留一个空格，否则无法辨析关键 字。象if、for、while等关键字之后应留一个空格再跟左括号(， 以突出关键字。I 【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2-3-31(响后紧跟，)向前紧跟,紧跟处不留空格。I【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

28、留空格，for (initialization; condition; update)。I 【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。I1规则2-3-61一元操作符如一、(地址运算符)等前后不加空格。I【规贝IJ 2-3-7】象“口，这类操作符前后不加空格。2 1建议2-3-1 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; i10; i+ + ) 和 if (a = b) & (c= 2000)/ 良好的风格if(year = 2000)if (a = b) &

29、 (c = b&c = d)/不良的风格/良好的风格/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=ab?a:b;/良好的风格x= a Function();/不要写成b-Function();示例2-3代码行内的空格2.4 对齐I【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。I 【规则2-4-2 之内的代码块在丁右边数格处左对齐。示例2-4 (a)为风格良好的对齐，示例2-4 (b)为风格不良的 对齐。void Fu

30、nction(int x)(.II program code)void Function(int x).II program code)if (condition)(if (condition).II program code.II program code)else( program code)else .II program code)for (initialization;condition; update)(.II program code)for (initialization;condition; update).II program code)While (condition)

31、program code)while (condition).II program code)如果出现嵌套的,则使用缩进对齐，如；不良的对齐2.5 长行拆分I 【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。I【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_lo

32、nger_variable14)& (very_longer_variable5 Draw();/类的成员函数I【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(.);2 【建议3-1-1】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Window s应用程序命名规则作者对“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。I 【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voi