1. 条款29

函数要达到异常安全，需要满足两个条件：

  • 不泄露资源
  • 不允许数据败坏（至少需要数据是有效的）

异常安全函数通常可以达到如下几个等级

  • 基本承诺，异常被抛出，程序的任何事物仍然是有效地（比如计数器失效，有序数组失序），但当前程序的现实状态不确定，可能是几种状态之一。

  • 强烈保证，只有未执行和执行两种状态，失败则会返回到未执行状态。

  • 不抛掷保证，承诺不抛出异常，内置类型的所有操作都提供不抛掷保证，所以无法捕获到这些异常，如：

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        try{
            int a = 0;
            int b = 5;
            int c = b / a;
        }
        catch(exception e){
            cout << "ztj: " << e.what();
        }
        return 0;
    }
    没有捕获到异常：
    (yolo) tangjie.zhang@moveai415:effective_cpp$ ./b
    Floating point exception (core dumped)

    达到强烈保证的一种实现，copy and swap，先创建对象副本，在副本上修改，（如果有异常，不会改变对象，如果无异常，接着处理），然后再不抛出异常的swap函数中置换。

  1. 条款30 inline

类中定义的函数隐式声明inline（具体是不是inline取决于编译器实现），包括friend函数。

加上明确的inline关键字达到显式声明。

优点：免除调用成本；利于编译器执行最优化（编译器会倾向于无outline函数执行最优化）

缺点：产生的目标码太大，降低缓存命中率，降低效率。改变inline函数后，程序必须重写编译链接。inline一般不支持调试，毕竟没法获得不存在的函数的地址。

inline函数应该放到头文件中（如果放到.c文件了，其他.c文件将无法按照inline的方式调用该inline函数。因为编译器通常是在编译过程中进行inlining，需要知道函数的实现，否则无法inlining，只能当在普通函数调用。类似的还有template，通常是编译器实例化，如果定义不在头文件，找不到定义，会报错）

inline是申请？太复杂的函数（包含递归，循环）无法inline，对virtual有调用的函数无法inline

  1. 条款31(还需要认真看下)

  • 声明式：告诉编译器某类型存在，不提供该类型的详细信息，可用于，形参或返回类型，指针，引用，模板参数

  • 定义式：定义式提供了类或函数的完整信息，定义某个对象时，置于class类中时都必须使用定义式（佐证1：编译器在编译时需要知道每个对象的大小），若只有声明式，会编译报错。

一个类如果包含了定义式，该类文件与包含的文件会形成编译依存关系，头文件改变，该类文件也要再次编译。如果只包含声明式，则不存在这些问题，毕竟该类只需要知道该类型存在就行了。

接口与实现分离：首先是一个接口类，其中包含一个指向实现类的指针。例如：

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#include  <string> 
#include  <memory> 
class  Personimpl; 
class  Date;
class  Address; 
class  Person  { 
public: 
    ／／标准程序库组件不该被前置卢明。
    ／／此乃为了 trl:: shared_ptr 而含入；详后。
    //Person 实现类的前置声明。
    //Person接口用到的 classes 的前置声明。
    Person(const  std::string&  name, canst  Date&  birthday, 
    canst  Address&  addr); 
    std:: string  name() canst; 
    std:: string  birthDate () canst; 
    std:: string  address() canst; 
private: 
	std:trl::shared_ptr<Personimpl> pimpl; ／／指针，指向实现物；
} ;
  1. 条款34

精确指定你想要 derived classes 继承的东西：

  • 只继承接口：纯虚函数
  • 继承接口和一份缺省实现：非纯虚函数。为避免派生类无脑继承，可以用纯虚函数+实现解决，如下代码。
  • 继承接口和一份强制实现：非虚函数。
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#include <iostream>
using namespace std;
class Base {
public:
    virtual void func() = 0;
};
void Base::func(){
    cout << "defalult" << endl;
};
class DD: public Base{
    public:
    void func(){
        cout << " call Base" << endl;
        Base::func();
    };
};
int main(){
    DD b;
    b.func();
    b.Base::func();
    return 0;
};
(yolo) tangjie.zhang@moveai415:effective_cpp$ ./b
 call Base
defalult
defalult
  1. 条款35

替换virtual函数的几个方案：

使用NVI（non virtual interface）,在接口中包裹较低访问性（private或public）的virtual函数，有助于维持接口的一致性、实现封装等。

使用function或者函数指针等成员变量替换virtual函数。

将virtual替换为另一个继承体系的virtual函数，即strategy设计模式的传统实现手法。

软件模式 from kimi ai

创建型模式（Creational Patterns）

创建型模式主要关注对象的创建过程，试图以合适的方式创建对象。

  1. 单例模式（Singleton）：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。
  2. 工厂方法模式（Factory Method）：定义创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。
  3. 抽象工厂模式（Abstract Factory）：创建相关或依赖对象的家族，而不需明确指定具体类。
  4. 建造者模式（Builder）：构建一个复杂的对象，并允许按步骤构造。
  5. 原型模式（Prototype）：通过拷贝现有的实例创建新的实例，而不是通过新建。

结构型模式（Structural Patterns）

结构型模式主要关注对象的组合，以及它们之间的关系。

  1. 适配器模式（Adapter）：允许对象间的接口不兼容问题，使原本因接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。
  2. 桥接模式（Bridge）：将抽象部分与其实现部分分离，使它们可以独立地变化。
  3. 组合模式（Composite）：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。
  4. 装饰器模式（Decorator）：动态地给一个对象添加额外的职责。
  5. 外观模式（Facade）：为子系统中的一组接口提供一个统一的高层接口。
  6. 享元模式（Flyweight）：通过共享来高效地支持大量细粒度的对象。
  7. 代理模式（Proxy）：为其他对象提供一个代替或占位符以控制对它的访问。

行为型模式（Behavioral Patterns）

行为型模式主要关注对象间的通信，以及它们如何相互协作。

  1. 责任链模式（Chain of Responsibility）：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。
  2. 命令模式（Command）：将请求封装为一个对象，从而使用户可用不同的请求对客户进行参数化。
  3. 解释器模式（Interpreter）：定义语言的文法，并且建立一个解释器，这个解释器可以解释和执行语言中的句子。
  4. 迭代器模式（Iterator）：顺序访问一个聚合对象中的各个元素，不暴露其内部的表示。
  5. 中介者模式（Mediator）：定义一个中介对象来简化原有对象之间的交互。
  6. 备忘录模式（Memento）：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。
  7. 观察者模式（Observer）：对象间的一对多依赖关系，当一个对象改变时，所有依赖于它的对象都会被通知到。
  8. 状态模式（State）：允许对象在其内部状态发生改变时改变其行为。
  9. 模板方法模式（Template Method）：在一个方法中定义一个算法的骨架，将一些步骤的执行延迟到子类。
  10. 访问者模式（Visitor）：为一个对象结构（如组合结构）增加新能力。
  1. 条款36 && 37

non-virtual函数不应该被复写（虽然理论上可以），只有virtual才可以。

virtual函数定义是动态绑定的，而缺省参数（参数的值）是静态绑定的：派生类的virtual可以有不同的缺省参数，但默认会使用基类的参数，为避免混淆。可以使用nvi替换，public函数（一个）调用private virtual函数（一个或多个），在public用指定参数（只用写一次）调用private virtual函数，即可避免混淆。

  1. 条款38

复合意味着 has - a（应用域，遇到has a关系想到复合：人->电话号码），意味着 is-implementet-in-terms-of（实现域）。

public继承意味着 is - a（应用域，遇到is-a想到public继承：学生->人）。

  • 实际使用时，先看设计层面，如果d满足b的所有特性，d是b的特例，再进行编码，d: public b;（可以有些virtual函数，这些virtual函数并不涉及到d，b的特性层面，比如四边形的特性只有四条边，而virtual函数可以有面积，周长，这不是特性）

  • 如果d不满足b的所有特性，考虑其他方式。（比如，set，list，list可以有重复元素，set不能有，这在设计层面就不相同，虽然可以通过virtual函数弥补，但首先这不是一种好的设计，其次需要修改基类的相关函数，修改标准库是不允许的）

  1. 条款39 private继承

两个规则：

  • 不会把派生类自动转化为基类
  • 基类的所有成员，在派生类中会变成private属性。

private继承不代表is a，而是代表implemented-in-terms-of（根据某物实现出）。private继承仅仅是为了使用基类的某些特性，不是因为两者有任何关系。两者在设计领域没有意义，它的意义只在实现层面。

private继承和复合都意味着根据某物实现出，如何抉择：

  • 尽量用复合

  • 涉及到protected或者virtual时，可以用private继承。

public继承接口，private继承实现（）

  1. 条款41

面对对象：显示接口，运行期多态（根据绑定的对象类型选择virtual函数）

泛型编程：隐式接口，编译期多态（根据传递的template参数选择函数）

显示接口由函数的签名组成（名称，参数类型，返回类型）。

隐式接口由有效表达式组成。（隐式接口不具体，只是粗略的限制了类型参数）

10.条款43

模板派生类一般拒绝在模板化基类中寻找继承而来的名称，因为他不确定对应的名称是否存在。三种方法：

  • 使用this->func
  • 使用using class::func
  • 使用 class::func （会导致virtual函数无法准确绑定）

这三种做法都可以向编译器承诺：基类会提供相应接口。将报错时间延后到编译期多态。

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43.cpp:15:17: error: ‘baseFunc’ was not declared in this scope, and no declarations were found by argument-dependent lookup at the point of instantiation [-fpermissive]
   15 |         baseFunc(U()); // 正确
      |         ~~~~~~~~^~~~~
43.cpp:15:17: note: declarations in dependent base ‘Base<int>’ are not found by unqualified lookup//在依赖的base<int>类中，通过未限定寻找找不到声明。
43.cpp:15:17: note: use ‘this->baseFunc’ instead
  1. 条款46

条款24 提到如果在函数调用时，需要将所有参数进行类型转换（如 “abd” + string(“75”))，只能定义non-menber函数，这在非模板情况下是成立的。如果参数对应的类别是模板类，转换前还需要进行模板推导，参数将不支持隐式转换，上述代码将失效。可以将该函数声明在参数对应的class内，class被定义时，会自动生成函数的声明，如果只提供了声明，需要手动提供定义，为此，需要将声明定义同时放到类内，friend函数。

  1. 条款47

迭代器分类：

  • input，只能向前移动，只读，如istream_iterator
  • ouput，只能向前移动，只写, 如ostream_iterator
  • forward，只能前向移动，可读写，如单链表对应迭代器
  • bidirectional，可双向移动，可读写，如set，multiset，map，multimap
  • random，可随机访问，可读写，如vector，deque，string

这里介绍了一个方法，来讲if判断提前到编译时：将if判断的类型放到函数参数中，函数重载了若干个版本，可以在编译时用重载解析机制选择代码。

iterator_traits，提供了四分信息：iterator_category ，value—type，有 char_traits，numeric_limits。

c++有 traits classes ，包括is_fundamental （判断 T 是否为内置类型）， is_array （判断 T 是否为
数组类型），以及 is_base—of<Tl,T2>(Tl 和 T2 相同，抑或 Tl 是 T2 的 base class)

  1. 条款48 模板元编程

其可以实现声明变量，执行循环，编写和调用函数。

循环由递归实现，递归模板具体化。如下：

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120(yolo) tangjie.zhang@moveai415:effective_cpp$ cat 48.cpp
using namespace std;
template <unsigned n>
class Factorial{
    public:
        enum {value = n * Factorial<n -1>::value};
};
template <>
class Factorial<0>{
    public:
        enum {value = 1};
};
int main(void){
    cout << Factorial<5>::value;
    return 0;
};

作用：

  • 确保度量单位正确。
  • 优化矩阵运算
  • 生成定制之设计模式。比如智能指针
  1. 条款49

operator new无法满足内存申请要求时，会调用new-handler，在其中，可以完成如下事情：

  • 分配更多内存，比如程序启动时先分配一大块内存，需要时再返还。
  • 安装另外的new-handler，自己无法处理时，可以在setnewhandler替换newhandler，下次operter new分配失败时，会调用新的。
  • 卸载new-handler，传null，operator分配不成功会直接报异常。
  • 抛出bad_alloc异常
  • 不返回，调用abort或exit

CRTP（Curiously Recurring Template Pattern）

15.条款50

为什么要替换opertaor new，delete，三个理由：

  • 检测很多错误，比如地址越界
  • 强化性能，默认newdelete对每个人都适度的好，但不发达到最佳表现
  • 收集使用数据分配大小，寿命，FIFO or LIFO or 随机归还，
  1. 条款51 编写new时的规则

当编译器遇到用于分配类型为 T 的对象的 new 运算符时，它会发出对 T::operator new( sizeof(T) ) 的调用。（sizeof貌似是编译器自动加的，这印证了无法从类转换为size_t）

  1. 条款52

写下new时，调用了operator new 和 构造函数。

  1. 条款54

c++ 98 包含：

  • STL C Standard Template Library, 标准模板库），覆盖容器 (containers 如 vector,
    S七ring,rnap) 、迭代器 (iterators）、算法 (algorithms 如 find, sort, transform) 、
    函数对象 (function objects 如 less, greater) 、各种容器适配器 (container
    adapters 如 stack, priority_ queue)和函数对象适配器 (function object adatpe氏
    如 rnern_fun,notl) 。
  • Iostreams，覆盖用户自定缓冲功能、国际化 1/0，以及预先定义好的对象 cin, cout,
    cerr和 clog 。
  • 国际化支持，包括多区域 (multiple active locales) 能力。像 wchar_t （通常是
    16 bits/char)和 wstring（由 wchar＿七s 组成的 strings)等类型都对促进 Unicode
    有所帮助。
  • 数值处理，包括复数模板 (complex) 和纯数值数组 Cvalarray) 。
  • 异常阶层体系 (exception hierarchy) ，包括 base class excep巨on及其 derived
    classes logic error和 runtime error, 以及更深继承的各个 classes 。
  • C89 标准程序库。 1989 C 标准程序库内的每个东西也都被覆盖千 C+＋内。

TR1 新组件（14个，对98的拓展，后被收入c++11）

  • 智能指针，
  • function，可以得到任何可调用物
  • bind，
  • 其他（第一组）杂项
    • hash 表，用来实现 sets, multisets, maps 和 multi-map
    • 正则表达式
    • tuples ，pair可以用有两个对象，而tuples可以有任意个
    • array，stl化的数组，
    • mem_fn，
    • reference_wrapper,
    • 随机数
    • 数学特殊函数
    • c99兼容扩充
  • 其他（第二组）由更精巧的 template 编程技术构成
    • type traits，提供类型的编译期信息，
    • result_of，推导函数调用的返回类型