現(xiàn)代C++項(xiàng)目的最佳實(shí)踐

本系列是開源書C++ Best Practises[1]的中文版，全書從工具、代碼風(fēng)格、安全性、可維護(hù)性、可移植性、多線程、性能、正確性等角度全面介紹了現(xiàn)代C++項(xiàng)目的最佳實(shí)踐。本文是該系列的第三篇。

C++最佳實(shí)踐:

1. 工具

2. 代碼風(fēng)格

3.?安全性（本文）

4.?可維護(hù)性

5.?可移植性及多線程

6.?性能

7.?正確性和腳本

安全性

盡量使用const

用const修飾變量或方法，從而告訴編譯器這些都是不可變的，有助于編譯器優(yōu)化代碼，并幫助開發(fā)人員了解函數(shù)是否有副作用。此外，使用const &可以防止編譯器復(fù)制不必要的數(shù)據(jù)。John Carmack對```const```的評論[2]值得一讀。

?

//?Bad?Idea
class?MyClass
{
public:
??void?do_something(int?i);
??void?do_something(std::string?str);
};


//?Good?Idea
class?MyClass
{
public:
??void?do_something(const?int?i);
??void?do_something(const?std::string?&str);
};

?

仔細(xì)考慮返回類型

Getters(成員變量讀取API)

正常情況下，通過返回值讀取成員變量時，使用&或const &返回值可以顯著提高性能

按值返回更有利于線程安全，如果返回的值就是為了復(fù)制使用，就不會有性能損耗

如果API返回值使用協(xié)變類型(covariant return types)，必須返回&或*

臨時值和局部值

始終按值返回

不要用const引用傳遞和返回簡單類型

?

//?Very?Bad?Idea
class?MyClass
{
public:
??explicit?MyClass(const?int&?t_int_value)
????:?m_int_value(t_int_value)
??{
??}

??const?int&?get_int_value()?const
??{
????return?m_int_value;
??}

private:
??int?m_int_value;
}

?

相反，通過值傳遞和返回簡單類型。如果不打算更改傳遞的值，請將它們聲明為const，但不要聲明為const引用:

?

//?Good?Idea
class?MyClass
{
public:
??explicit?MyClass(const?int?t_int_value)
????:?m_int_value(t_int_value)
??{
??}

??int?get_int_value()?const
??{
????return?m_int_value;
??}

private:
??int?m_int_value;
}

?

為什么要這樣？因?yàn)橥ㄟ^引用傳遞和返回會導(dǎo)致指針操作，而值傳遞在處理器寄存器中處理，速度更快。

避免訪問裸內(nèi)存

C++中很難在沒有內(nèi)存錯誤和泄漏風(fēng)險[3]的情況下正確處理裸內(nèi)存的訪問、分配和回收，C++11提供了避免這些問題的工具。

?

//?Bad?Idea
MyClass?*myobj?=?new?MyClass;

//?...
delete?myobj;


//?Good?Idea
auto?myobj?=?std::make_unique(constructor_param1,?constructor_param2);?//?C++14
auto?myobj?=?std::unique_ptr(new?MyClass(constructor_param1,?constructor_param2));?//?C++11
auto?mybuffer?=?std::make_unique(length);?//?C++14
auto?mybuffer?=?std::unique_ptr(new?char[length]);?//?C++11

//?or?for?reference?counted?objects
auto?myobj?=?std::make_shared();?

//?...
//?myobj?is?automatically?freed?for?you?whenever?it?is?no?longer?used.

?

用std::array或std::vector代替C風(fēng)格的數(shù)組

這兩種方法都保證了對象的連續(xù)內(nèi)存布局，并且可以(而且應(yīng)該)完全取代C風(fēng)格數(shù)組，另外這也是不使用裸指針的諸多原因之一。

另外，避免使用```std::shared_ptr```保存數(shù)組[4]。

使用異常

返回值(例如boost::optional)，可以被忽略，如果不檢查，可能會導(dǎo)致崩潰或內(nèi)存錯誤，而異常不能被忽略。另一方面，異?？梢员徊东@和處理?？赡墚惓恢鄙仙綉?yīng)用程序的最高層級被捕獲、記錄到日志中，并觸發(fā)應(yīng)用自動重啟。

C++的設(shè)計者之一Stroustrup談?wù)撨^這個話題: Why use exceptions?[5]

用C++風(fēng)格的類型轉(zhuǎn)換，而不是C風(fēng)格的類型轉(zhuǎn)換

用C++風(fēng)格的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換(static_cast<>，dynamic_cast<>，…)代替C風(fēng)格的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，C++風(fēng)格的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換允許更多的編譯器檢查，而且相當(dāng)安全。

?

//?Bad?Idea
double?x?=?getX();
int?i?=?(int)?x;

//?Not?a?Bad?Idea
int?i?=?static_cast(x);

?

此外，C++類型轉(zhuǎn)換風(fēng)格更為顯式，對搜索更為友好。

但如果需要將double類型轉(zhuǎn)換為int類型，請考慮重構(gòu)程序邏輯(例如，對溢出和下溢進(jìn)行額外檢查)。避免出現(xiàn)測量了3次，然后切割0.9999999999981次這種情況。

不要定義可變參數(shù)函數(shù)(variadic function)

可變參數(shù)函數(shù)可以接受數(shù)量可變的參數(shù)，最著名的例子可能是printf()。雖然可以定義此類函數(shù)，但可能存在安全風(fēng)險?？勺儏?shù)函數(shù)的使用不是類型安全的，錯誤的輸入?yún)?shù)可能導(dǎo)致程序以未定義的行為終止。這種未定義的行為可能會導(dǎo)致安全問題。如果使用支持C++1的編譯器，那么可以使用可變參數(shù)模板。

額外資源

David Wheeler的《How to Prevent The Next Heartbleed[7]》一書很好的分析了代碼安全的現(xiàn)狀以及如何確保代碼安全。