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[ 学习�W�记 ] Effective C++ �Q�Item 1

Mon, 21 Aug 2006 04:56:00 GMT

Item 1�Q�View C++ as a federation of languages

Item 1�Q�将C++视�ؓ语言的联合体

------------------- Chinese -------------------

最初，C++仅仅是在C的基��上附加了一些面向对象的特征。但是，随着C++的成长发展，C++已经成�ؓ了一个多范式的编�E�语�a��Q�一个囊括了�q�程化，面向对象�Q�函数化�Q�泛型以及元�~�程�Ҏ��的联合体。可以将它分�?个部分：

C ------ 归根�l�底�Q�C++依然是基于C的。模块，语句�Q�预处理器，内徏数据�c�d��Q�数�l�，指针�{�，全都来自于C。只是在很多斚w��Q�C++提出了更高��的解决问题的�Ҏ��?/font>

Object-Oriented C++ ------ C++的这部分��是C with Classes 涉及到的全部�Q�类�Q�包括构造函数和析构函数�Q�，��装�Q��承，多态，虚函敎ͼ�动态邦定）�{�。C++的这一部分直接适用于面向对象设计的�l�典规则�?/font>

Template C++ ------ �q�是C++的泛型编�E�部分�?/font>

STL ------ STL是一个特�D�的模板库。它��容器，�q�代器，��法和函数对象优雅的整合在一赗��?/font>

头脑中保持这四个子语�a��Q�从一�U�子语言转到另一�U�时�Q��ؓ了高效编�E�，需要改变策略：

例如�Q�适用内徏�Q�类C的）�c�d��Ӟ��传值通常比传引用更高效，但是当从C++的C部分转到C++的Object-Oriented部分�Q�用戯��定义构造函数和析构函数意味着更好的做法是��引用传递给const参数。在 Template C++ 中工作时�Q�这一�Ҏ��加重要，因�ؓ�Q�在�q�种情况下，你甚至不知道你的操作涉及到的对象的类型。当你进�?STL�Q�无论如何，你知道�P代器和函数对象以 C 的指针�ؓ原型�Q�对�?STL 中的�q�代器和函数对象�Q�古老的 C 中的传��D��则又重新生效�?/font>

***********************************************************

Things to Remember�Q?/strong>

高效C++�~�程规则的变化，依赖于你使用C++的哪一个部分�?/font>

------------------- English --------------------

In the beginning, C++ was just C with some object-oriented features tacked on. As the language matured, C++ have become a multiparadigm programming language, one suppoting a combination of procedural, object-oriented, functional, generic, and metaprogramming features.

There are four parts in the C++:

C ------ Way down deep, C++ is still based on C. Blocks, statements, the preprocessor, built-in data types, arrays, pointers,etc, all come from C. In many cases, C++ just offers approaches to problems that are superior to their C counterparts.

Object-Oriented C++ ------ This part of C++ is what C with Classes was all about: classes(including constructors and destructors), encapsulation, inheritance, polymorphism, virtual functions(dynamic binding),etc. This is the part of C++ to which the classic rules for object-oriented design most directly apply.

Template C++ ------ This is the generic programming part of C++.

The STL ------ The STL si avery special template library. Its conventions regarding containers, iterators, algorithms, and function objects mesh beautifully.

Keep these four sublanguages in mind, and don't be surprised when you encounter situations where effective programming requires that you change strategy when you switch from one sublanguage to another.

For example, pass-by-value is generally more efficient than pass-by-reference for built-in (i.e., C-like) types, but when you move from the C part of C++ to Object-Oriented C++, the existence of user-defined constructors and destructors means that pass-by-reference-to-const is usually better. This is especially the case when working in Template C++, because there, you don't even know the type of object you're dealing with. When you cross into the STL, however, you know that iterators and function objects are modeled on pointers in C, so for iterators and function objects in the STL, the old C pass-by-value rule applies again.

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Things to Remember

Rules for effective C++ programming vary, depending on the part of C++ you are using!

马嘉�?/a> 2006-08-21 12:56 发表评论

Mon, 21 Aug 2006 04:50:00 GMT

转自�Q?/font> http://blog.sina.com.cn/m/majianan (我的新浪Blog)
前一�D�|��间在自学C++�Q�现在工作了用Java�Q�不�q�以前写的一些文章自我感觉还不错�Q�哈哈，��p�{来这里，大家多提意见�?br />蛮喜�Ƣ这个Blog�?br />

                                          < iostream > �?< iostream.h > 的区�?/font>

关键词：< iostream > �?< iostream.h >

你写�E�序的时候，�?lt; iostream >�q�是< iostream.h >�Q?/font>

你知道它们有什么区别么�Q�还是认��Z��们根本就是一��L��Q?/font>

下面听我�l�你吹（文中�U�属个�h�a�论，不涉及国家机密，��h��心阅读，若�{载请注明出处作者^-^�Q?/font>

                              ---majianan

其实没有< iostream.h >�q�样的东�?--- 标准化委员会在简化非C标准头文件时�?lt; iostream > 取代了它。但又没有完全取�?lt; iostream.h >的��用，�q�且很多�~�译器都同时支持< iostream >�?lt; iostream.h >�Q�造成现在的局面，老大�Q�标准化委员会）��实有不得已的苦街��?/font>

话说当年�Q�在标准化委员会动手重徏新的标准库的时候，遇到了问题。�ؓ了避免类名函数名的冲�H�问题，引入了名字空间std�Q�但无数现有的C++代码都依赖于使用了多�q�的伪标准库中的功能�Q�例如，声明�?lt; iostream.h >�?lt; complex.h >�{�头文�g中的功能。现有��Y件没有针对��用名字空间而进行相应的设计或者升�U�，如果用std来包装标准库��D��现有代码不能使用�Q�那手底下的��弟�Q�程序员�Q�是不会同意的�?/font>

标准化委员会��Z��拉拢人心�Q�吸引更多的人入会，军_��为包装了std的那部分标准库构建新的头文�g名。将现有C++头文件名中的.h��L��Q�所以就出现�?lt; iostream.h>�?lt; iostream >�{�很多双胞胎。对于C头文�Ӟ��采用同样�Ҏ��但在每个名字前还要添加一个C�Q�所以C�?lt;string.h>变成�?lt;cstring>�?/font>

旧的C++头文件是官方明确反对使用的，但旧的C头文件则没有�Q�以保持对C的兼�Ҏ��）。其实编译器刉��商不会停止对客��L��有��Y件提供支持，所以在可以预计的将来，旧的C++头文件还会嚣张一�D�|��间�?/font>

如果能明白字�W�串头文件的使用�Q��D一反三�Q�其他的也差不多会用了�?/font>

是旧的C头文�Ӟ��对应的是��Z��char*的字�W�串处理函数�Q?/font>

是包装了std的C++头文�Ӟ��对应的是新的strng�c�；

是对应旧的C头文件的std版本�?/font>

好像跑远了，�a�归正传。如果你的编译器都同时支�?lt; iostream >�?lt; iostream.h >�Q�那使用#include < iostream >�Q�得到的是置于名字空间std下的iostream库的元素�Q�如果��?include < iostream.h >�Q�得到的是置于全局�I�间的同��L��元素。在全局�I�间获取元素会导致名字冲�H�，而设计名字空间的初衷正是用来避免�q�种名字冲突的发生。还有，打字�?lt; iostream >�?lt; iostream.h >��两个字�Q�所以我会��?lt; iostream > ^-^

��C��Q�睡了�?/font>

                                    马嘉�?/font>

                                  2005-12-26 午夜

马嘉�?/a> 2006-08-21 12:50 发表评论

Sun, 20 Aug 2006 13:59:00 GMT

                                        关于 sizeof() 的一些思�?/font>

关键词：sizeof

�q�是�|�上的一个帖子，最初来自那里已�l�记不得了，不过我觉得很不错�?/font>

我对原文做了一些修改，�q�添加了一些内宏V��如果有什么错误的地方�Q�请大家指正�Q�谢谢~~

                       --- majianan 2005-12-19

0.关键�?/font> �Q�sizeof�Q�字节对齐，�c�d��大小

前向声明�Q?/font>
    sizeof�Q�一个其貌不扬的家伙�Q�引无数菜鸟竟折�?

    ��虾我当初也没少犯迷�p�，�U�着“辛苦我一个，�q�福千万人”的伟大思想,我决定将其尽可能详细的�ȝ��一下�?

    但当我�ȝ��的时候才发现�Q�这个问题既可以��单，又可以复杂。所以本文有的地方�ƈ不适合初学者，甚至都没有必要大作文章。但如果你想“知其然�Q�更知其所以然”的话，那么�q�篇文章对你或许有所帮助�?br />

   菜鸟我对C++的掌握尚未深入，其中不乏错误�Q�欢�q�各位指正啊

1. 定义�Q?br />     sizeof是何方神圣？

    sizeof �?C/C++ 中的一个操作符�Q�operator�Q�是也。简单说其作用就是返回一个对象或者类型所占的内存字节数�?br />
MSDN上的解释为：

The sizeof keyword gives the amount of storage, in bytes, associated with a variable or a type (including aggregate types).This keyword returns a value of type size_t.

    其返回值类型�ؓsize_t�Q�在头文件stddef.h中定义。这是一个依赖于�~�译�pȝ��的��|��一般定义�ؓ

typedef unsigned int size_t;

    世上�~�译器林林��L��，但作��Z��个规范，它们都会保证char、signed char和unsigned char的sizeof��gؓ1�Q�毕竟char是我们编�E�能用的最��数据类型�?br />
2. 语法�Q?/font>
    sizeof有三�U�语法�Ş式，如下�Q?br />    1) sizeof( object );    // sizeof( 对象 );
    2) sizeof( type_name ); // sizeof( �c�d�� );
    3) sizeof object;       // sizeof 对象;

所以，
int i;
sizeof( i );     // ok
sizeof i;        // ok
sizeof( int );   // ok
sizeof int;      // error

既然写法2可以用写�?代替�Q��ؓ求�Ş式统一以及减少我们大脑的负担，�W?�U�写法，忘掉它吧�Q?

实际上，sizeof计算对象的大��也是�{换成对对象类型的计算。也��是��_��同种�c�d��的不同对象其sizeof值都是一致的�?

�q�里�Q�对象可以进一步�g伸至表达式，即sizeof可以对一个表辑ּ�求倹{��编译器�Ҏ��表达式的最�l�结果类型来��定大小�Q�一般不会对表达式进行计��?

例如�Q?

sizeof( 2 );        // 2的类型�ؓint�Q�所以等价于 sizeof( int );
sizeof( 2 + 3.14 ); // 3.14的类型�ؓdouble�Q?也会被提升成double�c�d��Q�所以等价于 sizeof( double );

    sizeof也可以对一个函数调用求��|��?font color="#0000ff">�l�果是函数返回类型的大小�Q�函数�ƈ不会被调用�?/font>我们来看一个完整的例子�Q?

*********************************************************

char foo()
{
    printf("foo() has been called.\n");
    return 'a';
}
int main()
{
    size_t sz = sizeof( foo() );   // foo() 的返回值类型�ؓchar�Q�所以sz = sizeof(char)�Q�但函数foo()�q�不会被调用
    printf("sizeof( foo() ) = %d\n", sz);
}

*********************************************************

C99标准规定�Q�函数、不能确定类型的表达式以及位域（bit-field�Q�成员不能被计算sizeof��|��即下面这些写法都是错误的�Q?

    sizeof( foo );     // error
    void foo2() { }
    sizeof( foo2() ); // error
    struct S
    {
        unsigned int f1 : 1;
        unsigned int f2 : 5;
        unsigned int f3 : 12;
    };
    sizeof( S.f1 );   // error

3. sizeof的常量�?/font>

    sizeof的计��发生在�~�译时刻�Q�所以它可以被当作常量表辑ּ�使用。如�Q?

char ary[ sizeof( int ) * 10 ];   // ok

最新的C99标准规定sizeof也可以在�q�行时刻�q�行计算。如下面的程序在Dev-C++中可以正��执行：

int n;
n = 10;        // n动态赋�?br />char ary[n];   // C99也支持数�l�的动态定�?br />printf("%d\n", sizeof(ary)); // ok. 输出10

但在没有完全实现C99标准的编译器中就行不通了�Q�上面的代码在VC6中就通不�q�编译。所以我�?font color="#0000ff">最好还是认为sizeof是在�~�译期执行的�Q�这样不会带来错误，让程序的可移植性强些�?

4. 基本数据�c�d��的sizeof

�q�里的基本数据类型指short、int、long、float、double�q�样的简单内�|�数据类型。由于它们都是和�pȝ��相关的，所以在不同的系�l�下取值可能不同。这务必引�v我们的注意，��量不要在这斚w��l�自��q��序的�U�L��造成�ȝ��?

一般的�Q�在32位编译环境中�Q�sizeof(int)的取��gؓ4�?

5. 指针变量的sizeof

学过数据�l�构的你应该知道指针是一个很重要的概念，它记录了另一个对象的地址�?font color="#0000ff">既然是来存放地址的，那么它当然等于计��机内部地址�ȝ��的宽度�?/font>所以在32位计��机中，一个指针变量的�q�回值必定是4�Q�注意结果是以字节�ؓ单位�Q�。可以预计，在将来的64位系�l�中指针变量的sizeof�l�果�?�?

*********************************************************

char* pc = "abc";
int* pi;
string* ps;
char** ppc = &pc;
void (*pf)(); // 函数指针
sizeof( pc ); // �l�果�?
sizeof( pi ); // �l�果�?
sizeof( ps ); // �l�果�?
sizeof( ppc );// �l�果�?
sizeof( pf ); // �l�果�?

*********************************************************

指针变量的sizeof��g��指针所指的对象没有��M��关系�Q�正是由于所有的指针变量所占内存大��相�{�，所以MFC消息处理函数使用两个参数WPARAM、LPARAM��p��传递各�U�复杂的消息�l�构�Q��用指向结构体的指针）�?

6. 数组的sizeof

数组的sizeof值等于数�l�所占用的内存字节数�Q�如�Q?

char a1[] = "abc";
int a2[3];
sizeof( a1 ); // �l�果�?�Q�字�W?末尾�q�存在一个NULL�l�止�W?br />sizeof( a2 ); // �l�果�?*4=12�Q�依赖于int�Q?

一些朋友刚开始时把sizeof当作了求数组元素的个敎ͼ�现在�Q�你应该知道�q�是不对的。那么应该怎么求数�l�元素的个数呢？

Easy�Q�通常有下面两�U�写法：

int c1 = sizeof( a1 ) / sizeof( char );    // 总长�?单个元素的长�?br />int c2 = sizeof( a1 ) / sizeof( a1[0]);    // 总长�?�W�一个元素的长度

写到�q�里�Q�提一问，下面的c3�Q�c4值应该是多少呢？

*********************************************************

void foo3(char a3[3])
{
    int c3 = sizeof( a3 ); // c3 ==
}
void foo4(char a4[])
{
    int c4 = sizeof( a4 ); // c4 ==
}

*********************************************************

也许当你试图回答c4的值时已经意识到c3�{�错了，是的�Q�c3!=3�?

�q�里函数参数a3已不再是数组�c�d��Q�而是蜕变成指针�?/font>相当于char* a3�Q��ؓ什么仔�l�想惛_��不难明白�?

我们调用函数foo1�Ӟ��E�序会在栈上分配一个大��ؓ3的数�l�吗�Q�不会！

数组是“传址”的�Q�调用者只需��实参的地址传递过去，所以a3自然为指针类型（char*�Q�，c3的��g��׃ؓ4�?

7.string的sizeof
一个string的大��与它所指向的字�W�串的长度无�?/font>�?br />
*********************************************************
string st1("blog.sina.com.cn");
string st2("majianan");
string st3;
string *ps = &st1;
cout << "st1: " << sizeof(st1) << endl;
cout << "st2: " << sizeof(st2) << endl;
cout << "st3: " << sizeof(st3) << endl;
cout << "ps: " << sizeof(ps) << endl;
cout << "*ps: " << sizeof(*ps) << endl;
*********************************************************

输出�l�果为：
st1�Q?28
st2�Q?28
st3�Q?28
ps�Q?4
*ps�Q?28
*********************************************************
对于不同的STL�Q�String�cȝ��l�构定义会有所不同
所以不同的工具�Q�例如VC++�Q�和.NET�Q�结果会有所不同�Q?br />在VC++6.0中（我的机器�Q�结果是16
�?NET2003中结果是28
但是对于同一个编译器�Q�那么它的结果都是一定的

8.引用的sizeof

sizeof操作�W�应用在引用�c�d��上的时候，�q�回的是包含被引用对象所需的内存长度（卌��引用对象的大��）

*********************************************************
cout << "short:\t" << sizeof(short) << endl;
cout << "short*:\t" << sizeof(short*) << endl;
cout << "short&:\t" << sizeof(short&) << endl;
cout << "short[4]:\t" << sizeof(short[4]) << endl;
cout << "int&:\t" << sizeof(int&) << endl;
*********************************************************

输出�l�果为：
short�Q?2
short*�Q?4
short&�Q?2
short[4]�Q?8
int&�Q?4

9. �l�构体的sizeof

�q�是初学者问得最多的一个问题，所以这里有必要多费点笔墨。让我们先看一个结构体�Q?

struct S1
{
    char c;
    int i;
};

问sizeof(s1)�{�于多少�Q?

聪明的你开始思考了�Q�char�?个字节，int�?个字节，那么加�v来就应该�?�?

是这样吗�Q?

你在你机器上试过了吗�Q?

也许你是对的�Q�但很可能你是错的！

VC6中按默认讄��得到的结果�ؓ8�?br />
    Why�Q��ؓ什么受伤的��L��我？

请不要沮丧，我们来好好琢��一下sizeof的定�?—�?sizeof的结果等于对象或者类型所占的内存字节数。好吧，那就让我们来看看S1的内存分配情况：

S1 s1 = { 'a', 0xFFFFFFFF };

定义上面的变量后�Q�加上断点，�q�行�E�序�Q�观察s1所在的内存�Q�你发现了什么？

以我的VC6.0��Z��Q�s1的地址�?x0012FF78�Q�其数据内容如下�Q?

0012FF78: 61 CC CC CC FF FF FF FF

发现了什么？怎么中间�Ҏ��?个字节的CC�Q?

看看MSDN上的说明�Q?

When applied to a structure type or variable, sizeof returns the actual size, which may include padding bytes inserted for alignment.

原来如此�Q�这��是传说中的字节寚w��啊！一个重要的话题出现了�?

��Z��么需要字节对齐？

计算机组成原理教导我们，�q�样有助于加快计��机的取数速度�Q�否则就得多花指令周期了�?

为此�Q�编译器默认会对�l�构体进行处理（实际上其它地方的数据变量也是如此�Q�，让宽度�ؓ2的基本数据类型（short�{�）都位于能�?整除的地址上，让宽度�ؓ4的基本数据类型（int�{�）都位于能�?整除的地址上�?/font>以此�c�L��Q�这��P��两个��C��间就可能需要加入填充字节，所以整个结构体的sizeof值就增长了�?

让我们交换一下S1中char与int的位�|�：

struct S2
{
    int i;
    char c;
};

看看sizeof(S2)的结果�ؓ多少�Q�怎么�q�是8�?

再看看内存，原来成员c后面仍然�?个填充字节�?

�q�又是�ؓ什么啊�Q�别着急，下面�ȝ��规律�?

    字节寚w��的细节和�~�译器实现相养I��但一般而言�Q�满��三个准则：
    1) �l�构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除�Q?br />    2) �l�构体每个成员相对于�l�构体首地址的偏�U�量�Q�offset�Q�都是成员大��的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节�Q�internal adding�Q�；
    3) �l�构体的��d��ؓ�l�构体最宽基本类型成员大��的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节（trailing padding�Q��?br />
    对于上面的准则，有几炚w��要说明：
1) 前面不是说结构体成员的地址是其大小的整数倍，怎么又说到偏�U�量了呢�Q?

因�ؓ有了�W?点存在，所以我们就可以只考虑成员的偏�U�量�Q�这��h��考�v来简单。想想�ؓ什么�?

�l�构体某个成员相对于�l�构体首地址的偏�U�量可以通过宏offsetof()来获得，�q�个宏也在stddef.h中定义，如下�Q?

#define offsetof(s,m) (size_t)&(((s *)0)->m)

例如�Q�想要获得S2中c的偏�U�量�Q�方法�ؓ

size_t pos = offsetof(S2, c);// pos�{�于4

2) 基本�c�d��是指前面提到的像char、short、int、float、double�q�样的内�|�数据类型。这里所说的“数据宽度”就是指其sizeof的大��。由于结构体的成员可以是复合�c�d��Q�比如另外一个结构体�Q�所以在��L��最宽基本类型成员时�Q�应当包括复合类型成员的子成员，而不是把复合成员看成是一个整体。但在确定复合类型成员的偏移位置时则是将复合�c�d��作�ؓ整体看待�?

�q�里叙述��h��有点拗口�Q�思考�v来也有点挠头�Q�还是让我们看看例子吧（具体数��g��以VC6��Z��Q�以后不再说明）�Q?

struct S3
{
    char c1;
    S1 s;
    char c2;
};

S1的最宽简单成员的�c�d��为int�Q�S3在考虑最宽简单类型成员时是将S1“打散”看的，所以S3的最宽简单类型�ؓint。这��P��通过S3定义的变量，其存储空间首地址需要被4整除�Q�整个sizeof(S3)的��g��应该�?整除�?

c1的偏�U�量�?�Q�s的偏�U�量呢？�q�时s是一个整体，它作为结构体变量也满��_��面三个准则，所以其大小�?�Q�偏�U�量�?�Q�c1与s之间侉K��?个填充字节，而c2与s之间��׃��需要了�Q�所以c2的偏�U�量�?2�Q�算上c2的大��ؓ13�Q?3是不能被4整除的，�q�样末尾�q�得补上3个填充字节。最后得到sizeof(S3)的��gؓ16�?

    通过上面的叙�q�ͼ�我们可以得到一个公式：
    �l�构体的大小�{�于最后一个成员的偏移量加上其大小再加上末��填充字节数目�Q?/strong>卻I��

sizeof( struct ) = offsetof( last item ) + sizeof( last item ) + sizeof( trailing padding )

10.�cȝ��sizeof

�cȝ��sizeof值等于类中成员变量所占用的内存字节数。如�Q?br />

****************************************************************

class A
{
public:
     int b;
     float c;
     char d;
};

int main(void)
{
A object;
cout << "sizeof(object) is " << sizeof(object) << endl;
return 0 ;
}

***************************************************************

输出�l�果�?2�Q�我的机器上sizeof(float)��gؓ4�Q�字节对其前面已�l�讲�q�）�?

不过需要注意的是，如果�c�M��存在静态成员变量，�l�果又会是什么样子呢�Q?

***************************************************************

class A
{
public:
     static int a;
     int b;
     float c;
     char d;
};

int main()
{

A object;
  cout << "sizeof(object) is " << sizeof(object) << endl;
return 0 ;
}

**************************************************************

16�Q�不寏V��结果仍然是12.

因�ؓ在程序编译期��_��已�l��ؓstatic变量在静态存储区域分配了内存�I�间�Q��ƈ且这块内存在�E�序的整个运行期间都存在�?

而每�ơ声明了�c�A的一个对象的时候，��对象在堆上，�Ҏ��对象的大��分配内存�?

如果�c�A中包含成员函敎ͼ�那么又会是怎样的情况呢�Q�看下面的例�?

*************************************************************

class A
{
public:
     static int a;
     int b;
     float c;
     char d;
     int add(int x,int y)
     {
       return x+y;
     }
};

int main()
{
  A object;
cout << "sizeof(object) is " << sizeof(object) << endl;
b = object.add(3,4);
cout << "sizeof(object) is " << sizeof(object) << endl;
return 0 ;
}

***************************************************************

�l�果仍�ؓ12�?font color="#0000ff">

因�ؓ只有非静态类成员变量在新生成一个object的时候才需要自��q��副本�?

所以每个非静态成员变量在生成新object需要内存，而function是不需要的�?

注：C++中的多态和虚��承也是非帔R��要的东西�Q�不�q�比较复杂，�~�译器不同，�l�节也有所不同。（以后慢慢研究�Q�哈哈）

马嘉�?/a> 2006-08-20 21:59 发表评论