工作中遇到的C++语言基础和常见错误

C++历史及标准

这里简单列一下C++发展进程中的几次重大事件以及我常使用的典型特性，各个标准支持的具体细节可参阅ISO标准文档。

• C With Classes：支持C++基础语言特性，包括多态、异常处理、模板、命名空间等
• C++98：STL、RTTI、模板、异常处理及其它标准库实现
• C++03：修复C++98中的缺陷及支持TR1
• C++11：auto、range-for、rvalue、lambda、shared_ptr、concurrent
• C++14：变量模板、多态lambda及增强的库实现
• C++17：折叠表达式、类模板实参推导
• C++20：<=>、协程、概念

参数传递与返回值

• 避免产生临时变量导致冗余性能开销

int setupMVAudioStream(std::string path); // BAD int setupMVAudioStream(std::string const& path); // GOOD

• 返回值为类对象时确定使用RVO特性

// 如果此时函数体实现编译器未使用RVO，则会出现冗余性能开销，BAD std::list<MVStreamOption*> generateMVStreamList(std::list<MVStreamOption*> *optionList); // 使用引用传递参数返回结果，不会出现冗余性能开销，GOOD void generateMVStreamList(std::list<MVStreamOption*>& outList, std::list<MVStreamOption*> *optionList);

• 函数具有返回类型时需明确给出返回值，避免外部使用错误的返回值或者函数无法正常执行结束

int EditorService::updateRenderStreams(FileStreamList &streamList) { // 执行一些操作，没有return语句或者存在多个可能无法执行到的非全局生存期return语句 if (condition) { return -1; // 当condition为false时不执行 } // BAD } // 始终应该存在一个函数内全局生存期的return语句，避免其它非全局生存期的return语句未执行 int EditorService::updateRenderStreams(FileStreamList &streamList) { // 执行一些操作，可能存在多个多生存期管理的return语句 if (condition) { return -1; // 当condition为false时不执行 } return 0; // GOOD }

• 返回类成员变量时应该返回引用或者常量引用或者指针

// BAD，调用unordered_map的拷贝构造函数导致额外性能开销 std::unordered_map<Node*, int> Node::GetActiveChildren() { return mActiveChildren; } // GOOD，返回引用和常量引用，不会产生临时对象 std::unordered_map<Node*, int>& Node::GetActiveChildren() { return mActiveChildren; } std::unordered_map<Node*, int> const& Node::GetActiveChildren() const { return mActiveChildren; }

基类声明虚析构函数避免产生内存泄漏

struct Base { // BAD: implicitly has a public nonvirtual destructor virtual void f(); }; struct D : Base { string s {"a resource needing cleanup"}; ~D() { /* ... do some cleanup ... */ } // ... }; void use() { unique_ptr<Base> p = make_unique<D>(); // ... } // p's destruction calls ~Base(), not ~D(), which leaks D::s and possibly more

构造和析构函数中避免调用虚函数

class Base { public: virtual void f() = 0; // not implemented virtual void g(); // implemented with Base version virtual void h(); // implemented with Base version }; class Derived : public Base { public: void g() override; // provide Derived implementation void h() final; // provide Derived implementation Derived() { // BAD: attempt to call an unimplemented virtual function f(); // BAD: will call Derived::g, not dispatch further virtually g(); // GOOD: explicitly state intent to call only the visible version Derived::g(); // ok, no qualification needed, h is final h(); } };

优先使用初始化列表而不是赋值构造对象

class B { // BAD string s1; public: B(const char* p) { s1 = p; } // BAD: default constructor followed by assignment // ... }; class C { // UGLY, aka very bad int* p; public: C() { cout << *p; p = new int{10}; } // accidental use before initialized // ... }; class D { // Good string s1; public: A(string_view v) : s1{v} { } // GOOD: directly construct // ... };

使用auto作为返回类型推导时增加cv修饰避免产生临时变量

std::unordered_map<Node*, int> const& Node::GetActiveChildren() const { return mActiveChildren; } // BAD: 此时children类型实际为std::unordered_map<Node*, int>，退化为采用模板类型推导没有cv属性 auto children = node->GetActiveChildren();

优先使用emplace接口替换push/insert提高性能

std::list<std::string> ls; std::string s("abc"); ls.push_back(s); // BAD ls.push_back(std::move(s)); // GOOD ls.push_back("abc"); // GOOD ls.emplace_back("abc"); // BETTER

使用make_unique/make_shared构造智能指针管理对象

// Not exception-safe: the compiler may interleave the computations of arguments as follows: // // 1. allocate memory for Foo, // 2. construct Foo, // 3. call bar, // 4. construct unique_ptr<Foo>. // // If bar throws, Foo will not be destroyed, and the memory-allocated for it will leak. f(unique_ptr<Foo>(new Foo()), bar()); // BAD // Exception-safe: calls to functions are never interleaved. f(make_unique<Foo>(), bar()); // GOOD

使用empty代码size判断STL容器是否为空

std::list<int> ls; // ... // BAD: 不同的STL标准实现稍有差异，比如Android下的list.size的时间复杂度为O(N) if (ls.size() > 0) { // ... } // GOOD：时间复杂度为O(1) if (!ls.empty()) { // ... }

总结

C++有很多特性，上述只是列出了极小一部分使用过程中经常出现问题的一些用法，比如导致崩溃或者内存泄漏等，以及可以使用性能更高的一些建议，更多的用法将在后续逐渐总结出来。