I: Interfaces

接口是程序的两个部分之间的契约。 准确地说明对服务供应商和该服务的用户的期望是至关重要的。 良好(易于理解,鼓励有效使用,不容易出错,支持测试等)接口可能是代码组织最重要的单一方面。

I.1:使接口显式化
Reason

正确性。 在接口没有规定的假设很容易被忽视,很难测试。

Example, bad

通过全局(命名空间范围)变量(调用模式)控制函数的行为是隐式的,可能会造成混淆。 例如:

int round(double d)
{
    return (round_up) ? ceil(d) : d;    // don't: "invisible" dependency
}

对于调用者来说,两个round(7.2)调用的含义可能给出不同的结果并不明显。

Exception

有时我们通过环境变量控制一组操作的细节,例如,正常与详细输出或调试与优化。 使用非本地控件可能会造成混淆,但仅控制其他固定语义的实现细节。

Example, bad

通过非局部变量(例如,errno)进行报告很容易被忽略。 例如:

// don't: no test of printf's return value
fprintf(connection, "logging: %d %d %d\n", x, y, s);

如果连接断开以便不产生日志记录输出怎么办? 见我。???。
替代方案:抛出异常。 一个例外是不容忽视的。
备选方案:避免通过非本地或隐式状态在接口上传递信息。 请注意,非const成员函数通过其对象的状态将信息传递给其他成员函数。
替代公式:接口应该是一个函数或一组函数。 函数可以是模板函数,函数集可以是类或类模板。

Enforcement
  • (简单)函数不应基于在命名空间范围内声明的变量值来做出控制流决策。
  • (简单)函数不应该写在命名空间内声明的变量。
I.2:避免使用非const全局变量
Reason

const全局变量隐藏依赖关系并使依赖关系受到不可预测的更改。

Example, bad
struct Data {
    // ... lots of stuff ...
} data;            // non-const data

void compute()     // don't
{
    // ... use data ...
}

void output()     // don't
{
    // ... use data ...
}

还有谁可以修改 data

Note

Global constants are useful.

Note

针对全局变量的规则也适用于命名空间范围变量。

Note

替代方法:如果使用全局(更常见的命名空间作用域)数据来避免复制,请考虑通过引用将数据作为对象传递给const。 另一种解决方案是将数据定义为某个对象的状态,将操作定义为成员函数。
警告:注意数据竞争:如果一个线程可以访问非本地数据(或通过引用传递的数据),而另一个线程执行被调用者,我们可以进行数据竞争。 每个指针或对可变数据的引用都是潜在的数据竞争。

Note

您不能在不可变数据上有竞争条件。
References: See the rules for calling functions.

Enforcement

规则是"avoid",而不是“don't use”。 当然会有(罕见的)例外,例如cincoutcerr

Enforcement

(简单)在命名空间范围内声明的所有非const变量。

I.3:避免单例
Reason

单例基本都是复杂变相全局对象。

Example
class Singleton {
    // ... lots of stuff to ensure that only one Singleton object is created,
    // that it is initialized properly, etc.
};

There are many variants of the singleton idea. That's part of the problem.

Note

如果您不想更改全局对象,请将其声明为constconstexpr

Exception

您可以使用最简单的“单例”(如此简单以至于通常不被视为单例)在首次使用时进行初始化(如果有):

X& myX()
{
    static X my_x {3};
    return my_x;
}

这是与初始化顺序相关的问题的最有效解决方案之一。 在多线程环境中,静态对象的初始化不会引入竞争条件(除非您不小心从其构造函数中访问共享对象)。
请注意,本地static的初始化并不意味着竞争条件。 但是,如果X的销毁涉及需要同步的操作,我们必须使用不太简单的解决方案。 例如:

X& myX()
{
    static auto p = new X {3};
    return *p;  // potential leak
}

现在有人必须以某种适当的线程安全方式delete该对象。 这很容易出错,所以我们不会使用那种技术

  • myX是多线程代码,
  • 需要销毁X对象(例如,因为它释放了资源)
  • X的析构函数代码需要同步。
    如果您像许多人一样将单例定义为仅为其创建一个对象的类,则像myX这样的函数不是单例,并且这种有用的技术不是非单例规则的例外。
Enforcement

一般来说很难。

  • 查找名称包含singleton的类。
  • 查找仅创建单个对象的类(通过计算对象或检查构造函数)。
  • 如果类X有一个公共静态函数,它包含类'X类的函数局部静态并返回指针或引用它,那就禁止它。
I.4:接口类型必须明确
Reason

类型是最简单和最好的文档,具有定义良好的含义,并且保证在编译时进行检查。而且,精确类型的代码通常会得到更好的优化。

Example, don’t Consider:
void pass(void* data);    // void* is suspicious

现在被调用者必须将数据指针(后面)转换为正确的类型才能使用它。 这容易出错并且经常冗长。 避免 void *,特别是在接口中。 考虑使用变量或指针来代替。

Alternative:

通常,模板参数可以消除void *将其转化为T&或者T*,对于通用代码,这些Ts可以是通用或概念约束的模板参数。

Example, bad Consider:
void draw_rect(int, int, int, int);   // great opportunities for mistakes

draw_rect(p.x, p.y, 10, 20);          // what does 10, 20 mean?

int可以携带任意形式的信息,因此我们必须猜测四个int的含义。 最有可能的是,前两个是x,y坐标对,但最后两个是什么? 注释和参数名称可以提供帮助,但我们可以明确:

void draw_rectangle(Point top_left, Point bottom_right);
void draw_rectangle(Point top_left, Size height_width);

draw_rectangle(p, Point{10, 20});  // two corners
draw_rectangle(p, Size{10, 20});   // one corner and a (height, width) pair
Example, bad
Example, good
Enforcement
I.5:避免单身
Reason
Example, bad
Exception
Example, bad
Enforcement
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