C++编程高质量培训.docx

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1、 Back to man.ChinaU高质量C+/C编程指南文件状态草稿文件V 正式文件更改正式文件文件标识:当前版本:1.0作者:林锐博士完成日期:2001年7月24日版本历史版本/状态作者参与者起止日期备注V0.9 草稿文件林锐2001-7-1S2001-7-18林锐起草V 1.0正式文件林锐2001-7-18至 2001-7-24朱洪海审查V 0.9, 林锐修正草稿中的错误目录前言.第1章文件结构.1.1 版权和版本的声明1.2 头文件的结构.1.3 定义文件的结构.1.4 头文件的作用.1.5 目录结构.第2章程序的版式.2.1 空行.2.2 代码行2.3 代码行内的格.2.4 对齐.

2、2.5 长行拆分.2.6 修饰符的位置.2.7 注释.2.8 类的版式第3章命名规则.3.1 共性规则.3.2 简陋的WINDOWS成用程序命命规则.3.3 简单的UNIX应用程序命名规则第4章表达式和基本语句.4.1 运算符的优先级.4.2 复合表达式.4.3 IF 语句.4.4 循环语句的效率.4.5 FOR语句的循环捽制变量.4.6 SWITCH 语句.4.7 GOTO 语句.第5章常量.5.1 为什么需要常量.5.2 CONST 与 #DEFINE 的比较.5.3 常量定义规则5.4 类中的常量第6章函数设计.6.1 参数的规则6.2 返冋值的规则.6.3 函数内部实现的规则.6.4

3、丈它建议.6.5 使丿I断言.6.6 弓|用与指针的比较.第7章内存管理.7.1 内存分配方式.7.2 常见的内存错误及其对策.7.3 指针与数组的对比.7.4 指针参数是如何传递内存的?.7.5 FREE和DELETE把指针怎么啦?.7.6 动态内存会被门动稀放吗?.7.7 杜绝“野指针”.7.8 有了 MALLOC/FREE 为什么还要 NEW/DELETE? .7.9 内存耗尽怎么办?.7.10 MALLOC/FREE 的使用要点.7.11 NEW/DELETE 的使用要点.7.12 些心得体会第8章C+函数的高级特性.8.1 函数帀我的概念.8.2 成员函数的帀载、覆盖可隐藏.8.3

4、参数的缺省值.8.4 运算符重载.8.5 函数内联.8.6 一一心得体会.第9章类的构造函数、析构函数与赋值函数.9.1 构造函数与析构函数的起源.9.2 构造函数的初始化及.9.3 构造和析构的次序.9.4 示例:类STRING的构造函数析构函数.9.5 不要轻视拷贝构造函数赋值函数.9.6 示例:类STRING的拷贝构造函数赋值函数.9.7 偷懒的办法处理拷贝构造函数与赋值函数.9.8 如何在派生类屮实现类的供基函数.9.9 些心得体会.第10章类的继承与组合10.1 继承.10.2 组合.第11章其它编程经验11.1 使用CONST提高函数的健壮性.11.2 提高程序的效率.11.3 些

5、有益的建议.参考文献附录A： C+/C代码审査表.附录B： C+/C试题.附录C： C+/C试题的答案与评分标准.二、本书导读首先请做附录B的C+/C试题(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)如果你只得了儿十分,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 有找到合适的工作単位,不

6、妨到上海贝尔试一试。(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。半年前我曾经发现颗好苗子，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 髙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

7、。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

8、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得到本书，请勿公开使用，以免发生纠纷。预计到2002年7月，我们将建立切合中国国情的CMMI

9、3级解决方案。届时，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7月對章文件结构每个C+/C程序通常分为两个文件。个文件用于保存程序的声明(declaration)称为 头文件。另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)。L!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L1),主要内容有:(1)版权信息。(2)

10、文件名称，标识符，摘耍。(3)当前版本号，作者/修改者,完成日期。(4)版本历史信息。/* Copyright (c) 2001I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日示例1-1版权和版本的声明工义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

11、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ifndet7define/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#includeFlename.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）。令【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,

12、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。令【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。ttifndef GRAPHICS_H 防止 gr叩hics.h 被重复引用 ttdefine GRAPHICS_Hftinclude 引用标准库的头文件#include“myheader.h 引用非标准库的头文件void Functionl （,） ; / 全局函数声明class Box /Z类结构声明ttendif示例1-2 C+/C头文件的结构1宜定义文件的结

13、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13。/版权和版本声明见示例1-1,此处省略。#includegraphics.h 弓 I 用头文件/全局函数的实现体 void Functionl (,)/Z类成员函数的实现体 void Box:Draw()示例1-3 C卄/C定义文件的结构!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

14、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，这简单的规则能大大减轻程序员调试、改错的负担。1天目录结构如果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)。

15、 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。翼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 的重耍构成因素。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。 空行不会浪费内存,虽然打印含

16、有空行的程序是会多消耗些纸张，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、每个函数定义结朿之后都要加空行。参见示例2-1 (a) 【规则2-1-2在个函数体内，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)/Z空行void Functionl (,) (/Z空行void Function2 (,) ()/Z空行void Functions (,) (/空行while (condition) (statementl;/空行if (condition)(statement2;else(statement3;/空行statement4;)示例

17、2T(a)函数之间的空行示例2T(b)函数内部的空行四代码行 【规则2-2-1】一行代码只做一件事情,如只定义个变量,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2-2-2】 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; /Z 宽度 int height; /Z 髙度 int depth; / 深度int width, height, depth; / 宽度高度深度x = a + b;y = c + d;

18、 z = e + f;X = a + b; y = c + d; z = e + f;if (width height)dosomething ();)if (width =”、“/.“ + ”、“” “&” . “.等二 元操作符的前后应当加空格。【规贝236】一元操作符如!”、“”、. “-、“&”(地址运算符)等前后不加空格。【规则23】象“”、”“这类操作符前后不加空格。【建议231】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些 空格,如 for (i=0; i= 2000) 良好的风格 if (year =2000) / 不良的风格 if (a=b) & (c

19、=b&c=d) /Z 不良的风格 for (i=0; i10; i+) 77 良好的风格 for(i=0;i10;i+) /Z 不良的风格for (i = 0; I_ !0; i +) / 过多的空格 x = ab?a:b;/Z良好的风格 x=aFunction(); / 不要写成 b - FunctionO ;示例2-3代码行内的空格刿对齐【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。示例24 (a)为风格良好的对齐,示例24 (b)为风格不良的对齐。void Function(int x) (void

20、 Function(int x) /program code /program code )if (condition)/program codeelsefif (condition) /program code)else (/program code) /program code )for (initialization; condition; update) ( /program code)for (initialization; condition; update) /program codeWhile (condition)(/program codewhile (condition)

21、 /program code如果出现嵌套的,则使用缩进对齐,如: ()示例2-4(a)风格良好的对齐示例2-4(b)风格不良的对齐”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_variablel = very_longer_variablel2)& (very_longer_variable3 = very_longer_variable14

22、)& (very_longer variables protected fl I private,分别用于声明哪些数据和函数是公有的、受保护的或者是私有的。 这样可以达到信息隐藏的目的，即让类仅仅公开必须要让外界知道的内容，而隐藏其它一切 内容。我们不可以滥用类的封装功能,不要把它当成火锅，什么东西都往里扔。类的版式主要有两种方式:(1)将private类型的数据写在前面，而将public类型的函数写在后面，如示例8-3 (a)。采 用这种版式的程序员主张类的设计“以数据为中心”,重点关注类的内部结构。(2)将public类型的函数写在前面,而将private类型的数据写在后面,如示例8.3

23、(b)采用 这种版式的程序员主张类的设计”以行为为中心”，重点关注的是类应该提供什么样的接口 (或服务)。很多C+教课书受到BiarneStrnustrup第一本著作的影响，不知不觉地采用了 “以数据为 中心”的书写方式,并不见得有多少道理。我建议读者采用“以行为为中心”的书写方式,即首先考虑类应该提供什么样的函数。 这是很多人的经验“这样做不仅让自己在设计类时思路清晰,而且方便别人阅读。因为 用户最关心的是接口，谁愿意先看到堆私有数据成员! ”class Aclass A(private:public:int i, j;void Fund (void);float x, y;void Fun

24、c2(void);public:private:void Fund (void);int i, j;void Func2(void);float x, y;)示例8.3(a)以数据为中心版式示例8.3(b)以行为为中心的版式製章命名规则比较著名的命名规则当推Microsoft公司的“匈牙利”法,该命名规则的主要思想是“在 变量和函数名中加入前缀以增进人们对程序的理解”。例如所有的字符变量均以ch为前缀, 若是指针变量则追加前缀P。如果个变量由ppch开头,则表明它是指向字符指针的指针。“匈牙利”法最大的缺点是烦琐,例如int i, j, k;float x, y, z;倘若采用“匈牙利”命名规

25、则,则应当写成int il, ij, ik; /前缀i表示int类型float fX, fY, fZ： / 前缀 f 表示 float 类型如此烦琐的程序会让绝大多数程序员无法忍受。据考察,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。共性规则本节论述的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,如3.2节。【规则3-1-1】标识符应当直观且可以拼读,可望文

26、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。切忌使用汉语拼咅来命名。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-informat ion”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。那么名字 是否越长约好?不见得!例如变量名maxval就比maxValueUnti lOverflow好用。单字符的名 字也是有用的

27、,常见的如i,上皿等,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_childo别把这两类风格混在 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 F00 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

28、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(.)

29、;int GetValue(.);令【建议3-1-1】尽量避免名字中出现数字编号,如Valuel,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简单的Windows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。 【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： /Z 类名class LeafNode：/Z 类名void Draw (void) ：/Z 函数名void SetValue(int v

30、alue) ： /Z 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;const int MAX LENGTH =100; 【规则3-2-4静态变量加前缀口（表示static）。例如:void Init（.）（static int s_initValue; 静态变量 【规则3-2-5】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_

31、howMuchMoney; 全局变量 【规则3-2-6】类的数据成员加前缀.（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）mwidth = width;m_height = height; 【规则3-2-7】为了防止某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。3宜简单的Unix应用程序命名规则製章表达式和基本语句读者可能怀疑:连if、for、while

32、、goto, switch这样简单的东西也要探讨编程风格, 是不是小题大做?我真的发觉很多程序员用隐含错误的方式写表达式和基本语句,我自己也犯过类似的错 误。表达式和语句都属于C+/C的短语结构语法。它们看似简单，但使用时隐患比较多。本 章归纳了正确使用表达式和语句的些规则与建议。生!运算符的优先级C+/C语言的运算符有数十个,运算符的优先级与结合律如表4-1所示。注意一元运算符+ -* 的优先级高于对应的二元运算符。优先级运算符结合律()-.从左至右从!+一(类型)sizeof + -*&从右至左*/%从左至右高+ -从左至右 从左至右到=从左至右=!=从左至右低&从左至右排A从左至右1从左

33、至右列&从左至右II从右至左?：从右至左=+= -= *= /= %= &=1= = =从左至右表4-1运算符的优先级与结合律【规则4-1-1】如果代码行中的运算符比较多,用括号确定表达式的操作顺序，避免使用默 认的优先级。由于将表4d熟记是比较困难的,为了防止产生歧义并提高可读性,应当用括号确定表达 式的操作顺序。例如:word = (high 8) I lowif (a lb) &(a&c)4星复合表达式如a = b = c = 0这样的表达式称为复合表达式。允许复合表达式存在的理由是:(1)书写 简洁;(2)可以提髙编译效率。但要防止滥用复合表达式。【规则4-2-1】不要编写太复杂的复合

34、表达式。例如:i=a=b&cd&c + f=g + h ; /复合表达式过于复杂【规则4-2-2】不要有多用途的复合表达式。例如:d=(a = b + c)+r;该表达式既求a值又求d值。应该拆分为两个独立的语句: a = b + c;d = a + r;【规则4-2-3】不要把程序中的复合表达式与“真正的数学表达式”混淆。例如：if (a b c) / a b c是数学表达式而不是程序表达式 并不表示if (ab) & (bc)而是成了令人费解的 if ( (ab)c )生f语句if语句是C+/C语言中最简单、最常用的语句,然而很多程序员用隐含错误的方式写if语句。 本节以“与零值比较”为例

35、,展开讨论。4. 3.1布尔变量与零值比较【规则4-3-1】不可将布尔变量直接与TRUE、FALSE或者1、进行比较。根据布尔类型的语义,零值为“假”(记为FALSE),任何非零值都是“真(记为TRUE)。TRUE的值究竟是什么并没有统的标准。例如Visual C+将TRUE定义为1,而Visual Basic 则将TRUE定义为1。假设布尔变量名字为flag,它与零值比较的标准if语句如下：if (flag) / 表示 flag 为真if (!flag) / 表示 flag 为假其它的用法都属于不良风格，例如：if (flag = TRUE)if (flag = 1 ) if (flag =

36、 FALSE) if (flag = 0)4. 3.2整型变量与零值比较【规贝4-3-2】应当将整型变量用“=”或“ ！=”直接与。比较。假设整型变量的名字为value,它与零值比较的标准if语句如下: if (value = 0)if (value != 0)不可模仿布尔变量的风格而写成if (value) /Z会让人误解value是布尔变量if (lvalue)4. 3.3浮点变量与零值比较【规贝4-3-3不可将浮点变量用“=或！=”与任何数字比较。千万要留意,无论是float还是double类型的变量,都有精度限制。所以一定要避免将浮点 变量用“=或 ！=”与数字比较,应该设法转化成=或“=-EPSIN0N) & (x=EPSIN0N)其中EPSIN0N是允许的误差(即精度)。4. 3.4指针变量与零值比较【规贝4-3-4应当将指针变量用“=或 ！=”与NULL比较。指针变量的零值是空(记为NULL)。砥 NULL的值与。相同，但是两者意义不同。假设指 针变量的名字为P,它与零值比较的标准if语句如下:if(P = NULL) / p与NULL显式比较，强调p是指针变量if (p != NULL)不要写成if (p = 0) /Z容易让人误解p是整型变量if (p != 0)或者if (p) /Z容易让人误解p是布尔变量if (Ip