《有效C++》精华：提升编程效率与资源管理

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"《Efficient C++》是一本经典的C++学习指南，旨在帮助读者掌握高效编程技巧。本书分为多个章节，深入探讨了C++语言的关键知识点。首先，译序由侯捷撰写，为读者提供了整体的阅读导引。作者强调了C++中的核心概念，如指针与引用的区别、C++风格的类型转换、避免数组多态等，这些都是基础议题中的重要内容。在运算符部分，作者着重讲解了类型转换函数的谨慎定义、自增自减操作符的不同形式、以及对'&&', '||', 和 ',' 运算符的重载规则。理解NEW和DELETE的不同含义对于内存管理至关重要。异常处理是另一个关键主题，包括正确使用析构函数防止资源泄漏、构造函数中避免资源泄漏、以及如何处理异常传播和捕获。提升程序效率是本书的核心，80-20准则被提及，鼓励程序员专注于最能带来性能提升的部分。懒惰计算法和分期摊还期望的计算方法可以帮助优化代码执行。临时对象的管理以及返回值优化也是效率提升的重要手段。重载运算符可以避免隐式类型转换，而选择合适的程序库和理解虚函数、多继承等高级特性带来的性能成本也很关键。此外，书中还包含了技巧部分，如将构造函数和非成员函数虚拟化，以及限制特定类的实例数量，这些都是提高代码灵活性和效率的有效策略。《Efficient C++》是一本深入浅出的C++学习资料，旨在帮助读者编写出既高效又易于维护的C++代码。"

update(dynamic_cast<SpecialWidget*>(&sw));

// 错误! dynamic_cast 不能转换

// 掉 const。

如你想在没有继承关系的类型中进行转换，你可能想到 static_cast。如果是

为了去除 const，你总得用 const_cast。

这四个类型转换符中的最后一个是 reinterpret_cast。使用这个操作符的类

型转换，其的转换结果几乎都是执行期定义（implementation-defined）。因此，

使用 reinterpret_casts 的代码很难移植。

reinterpret_casts 的最普通的用途就是在函数指针类型之间进行转换。例如，

假设你有一个函数指针数组：

typedef void (*FuncPtr)(); // FuncPtr is 一个指向函数

// 的指针，该函数没有参数

// 返回值类型为 void

FuncPtr funcPtrArray[10]; // funcPtrArray 是一个能容纳

// 10 个 FuncPtrs 指针的数组

让我们假设你希望（因为某些莫名其妙的原因）把一个指向下面函数的指针

存入 funcPtrArray数组：

int doSomething();

你不能不经过类型转换而直接去做，因为 doSomething 函数对于

funcPtrArray 数组来说有一个错误的类型。在 FuncPtrArray 数组里的函数返回

值是 void 类型，而 doSomething 函数返回值是 int 类型。

funcPtrArray[0] = &doSomething; // 错误！类型不匹配

reinterpret_cast 可以让你迫使编译器以你的方法去看待它们：

funcPtrArray[0] = // this compiles

reinterpret_cast<FuncPtr>(&doSomething);

转换函数指针的代码是不可移植的（ C++不保证所有的函数指针都被用一样

的方法表示），在一些情况下这样的转换会产生不正确的结果（参见条款 M31），

所以你应该避免转换函数指针类型，除非你处于着背水一战和尖刀架喉的危急时

刻。一把锋利的刀。一把非常锋利的刀。

如果你使用的编译器缺乏对新的类型转换方式的支持，你可以用传统的类型

转换方法代替 static_cast, const_cast, 以及 reinterpret_cast。也可以用下面的

宏替换来模拟新的类型转换语法：

#define static_cast(TYPE,EXPR) ((TYPE)(EXPR))

#define const_cast(TYPE,EXPR) ((TYPE)(EXPR))

#define reinterpret_cast(TYPE,EXPR) ((TYPE)(EXPR))

你可以象这样使用使用：

double result = static_cast(double, firstNumber)/secondNumber;

update(const_cast(SpecialWidget*, &sw));

funcPtrArray[0] = reinterpret_cast(FuncPtr, &doSomething);

这些模拟不会象真实的操作符一样安全，但是当你的编译器可以支持新的的

类型转换时，它们可以简化你把代码升级的过程。

没有一个容易的方法来模拟 dynamic_cast 的操作，但是很多函数库提供了

函数，安全地在派生类与基类之间进行类型转换。如果你没有这些函数而你有必

须进行这样的类型转换，你也可以回到 C 风格的类型转换方法上，但是这样的

话你将不能获知类型转换是否失败。当然，你也可以定义一个宏来模拟

dynamic_cast 的功能，就象模拟其它的类型转换一样：

#define dynamic_cast(TYPE,EXPR) (TYPE)(EXPR)

请记住，这个模拟并不能完全实现 dynamic_cast 的功能，它没有办法知道

转换是否失败。

我知道，是的，我知道，新的类型转换操作符不是很美观而且用键盘键入也

很麻烦。如果你发现它们看上去实在令人讨厌，C 风格的类型转换还可以继续使

用并且合法。然而，正是因为新的类型转换符缺乏美感才能使它弥补了在含义精

确性和可辨认性上的缺点。并且，使用新类型转换符的程序更容易被解析（不论

是对人工还是对于工具程序），它们允许编译器检测出原来不能发现的错误。这

些都是放弃 C 风格类型转换方法的强有力的理由。还有第三个理由：也许让类

型转换符不美观和键入麻烦是一件好事。

3.3 Item M3：不要对数组使用多态

类继承的最重要的特性是你可以通过基类指针或引用来操作派生类。这样的

指针或引用具有行为的多态性，就好像它们同时具有多种形态。C++允许你通过

基类指针和引用来操作派生类数组。不过这根本就不是一个特性，因为这样的代

这里的 array[I]只是一个指针算法的缩写：它所代表的是*(array)。我们知道

array 是一个指向数组起始地址的指针，但是 array 中各元素内存地址与数组的

起始地址的间隔究竟有多大呢？它们的间隔是 i*sizeof(一个在数组里的对象)，

因为在 array 数组[0]到[I]间有 I 个对象。编译器为了建立正确遍历数组的执行代

码，它必须能够确定数组中对象的大小，这对编译器来说是很容易做到的。参数

array 被声明为 BST 类型，所以 array 数组中每一个元素都是 BST 类型，因此

每个元素与数组起始地址的间隔是 i*sizeof(BST)。

至少你的编译器是这么认为的。但是如果你把一个含有 BalancedBST 对象

的数组变量传递给 printBSTArray函数，你的编译器就会犯错误。在这种情况下，

编译器原先已经假设数组中元素与 BST 对象的大小一致，但是现在数组中每一

个对象大小却与 BalancedBST 一致。派生类的长度通常都比基类要长。我们料

想 BalancedBST对象长度的比 BST长。如果如此的话，printBSTArray函数生

成的指针算法将是错误的，没有人知道如果用 BalancedBST 数组来执行

printBSTArray函数将会发生什么样的后果。不论是什么后果都是令人不愉快的。

如果你试图删除一个含有派生类对象的数组，将会发生各种各样的问题。以

下是一种你可能采用的但不正确的做法。

//删除一个数组, 但是首先记录一个删除信息

void deleteArray(ostream& logStream, BST array[])

{

logStream << "Deleting array at address "

<< static_cast<void*>(array) << '\n';

delete [] array;

}

BalancedBST *balTreeArray = // 建立一个

BalancedBST 对象数组

new BalancedBST[50];

...

deleteArray(cout, balTreeArray); // 记录这个删除操作

这里面也掩藏着你看不到的指针算法。当一个数组被删除时，每一个数组元

素的析构函数也会被调用。当编译器遇到这样的代码：

delete [] array;

它肯定象这样生成代码：

// 以与构造顺序相反的顺序来

// 解构 array数组里的对象

for ( int i = 数组元素的个数 1; i >= 0;--i)

{

array[i].BST::~BST(); // 调用 array[i]的

} // 析构函数

因为你所编写的循环语句根本不能正确运行，所以当编译成可执行代码后，

也不可能正常运行。语言规范中说通过一个基类指针来删除一个含有派生类对象

的数组，结果将是不确定的。这实际意味着执行这样的代码肯定不会有什么好结

果。多态和指针算法不能混合在一起来用，所以数组与多态也不能用在一起。

值得注意的是如果你不从一个具体类（concrete classes）（例如 BST）派

生出另一个具体类（例如 BalancedBST），那么你就不太可能犯这种使用多态性

数组的错误。正如条款 M33 所解释的，不从具体类派生出具体类有很多好处。

我希望你阅读一下条款 M33 的内容。

（WQ 加注：VC++中，能够有正确的结果，因为它根本没有数组 new/delete

函数。）

3.4 Item M4：避免无用的缺省构造函数

缺省构造函数（指没有参数的构造函数）在 C++语言中是一种让你无中生

有的方法。构造函数能初始化对象,而缺省构造函数则可以不利用任何在建立对

象时的外部数据就能初始化对象。有时这样的方法是不错的。例如一些行为特性

与数字相仿的对象被初始化为空值或不确定的值也是合理的，还有比如链表、哈

希表、图等等数据结构也可以被初始化为空容器。

但不是所有的对象都属于上述类型，对于很多对象来说，不利用外部数据进

行完全的初始化是不合理的。比如一个没有输入姓名的地址簿对象，就没有任何

意义。在一些公司里，所有的设备都必须标有一个公司 ID 号码，所以在建立对

象以模型化一个设备时，不提供一个合适的 ID 号码，所建立的对象就根本没有

意义。

在一个完美的世界里，无需任何数据即可建立对象的类可以包含缺省构造函

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