Герб Саттер - Стандарты программирования на С++. 101 правило и рекомендация

• Название: Стандарты программирования на С++. 101 правило и рекомендация
• Автор: Герб Саттер
• Издательство: Издательский дом "Вильямс"
• Жанр: Программирование
• Год: 2005
• ISBN: 5-8459-0859-0

Эта книга поможет новичку стать профессионалом, так как в ней представлен сконцентрированный лучший опыт программистов на С++, обобщенный двумя экспертами мирового класса.

Начинающий программист найдет в ней простые и понятные рекомендации для ежедневного использования, подкрепленные примерами их конкретного применения на практике.

Опытные программисты найдут в ней советы и новые рекомендации, которые можно сразу же принять на вооружение. Программисты-профессионалы могут использовать эту книгу как основу для разработки собственных стандартов кодирования, как для себя лично, так и для группы, которой они руководят.

Конечно, книга рассчитана в первую очередь на профессиональных программистов с глубокими знаниями языка, однако она будет полезна любому, кто захочет углубить свои знания в данной области.

---

Пример. Использование vector для небольших списков. Распространенное заблуждение — использовать list только потому, что "очевидно, что list —подходящий тип для выполнения операций со списком", таких как вставка в средину последовательности. Тип vector для небольших списков практически всегда превосходит тип list. Несмотря на то, что вставка в средину последовательности требует линейного времени работы у vector, и постоянного — у list, вектор с небольшим количеством элементов обычно справляется с этой задачей быстрее — за счет меньшего постоянного множителя; преимущества асимптотического времени работы list проявляются только при больших количествах элементов в контейнере.

Таким образом, используйте vector, пока размеры данных не потребуют иного выбора (см. рекомендацию 7), либо пока не станет существенной обеспечение строгой гарантии безопасности при возможной генерации исключений копирующим конструктором или копирующим оператором присваивания типа объектов, хранящихся в контейнере. В последнем случае может оказаться важным, что контейнер list обеспечивает строгую гарантию безопасности для операции вставки в коллекцию таких типов.

Ссылки

[Austern99] §5.4.1 • [С++03] §23.1.1 • [Josuttis99] §6.9 • [Meyers01] §1-2, §13, §16, §23, §25 • [Musser01] §6.1 • [Stroustrup00] §17.1, §17.6 • [Sutter00] §7, §20 • [Sutter02] §7

77. Вместо массивов используйте vector и string

Резюме

Избегайте реализации абстракция массива посредством массивов в стиле С, арифметики указателей и примитивов управления памятью. Использование vector или string не только сделает проще вашу жизнь, но и позволит написать более безопасную и масштабируемую программу.

Обсуждение

Сегодня едва ли не основными вопросами при написании программного обеспечения являются вопросы безопасности и переполнения буфера. Ограничения, связанные с фиксированным размером массивов, доставляют немало беспокойства, даже если приложению удается остаться в рамках корректности. Все эти проблемы связаны с использованием старых средств С, таких как встроенные массивы, указатели и их арифметика, а также управление памятью вручную вместо таких высокоуровневых концепций, как буферы, векторы и строки.

Вот некоторые из причин, по которым массивам в стиле С следует предпочесть стандартные средства С++.

• Они автоматически управляют собственной памятью. Больше не требуется никаких фиксированных буферов с размером "большим, чем любая разумная длина" ("бомба с часовым механизмом" — вот как правильно прочесть это определение), или сплошных перераспределений памяти при помощи reallос и соответствующих обновлений указателей.

• У них богатый интерфейс. Вы легко и выразительно можете реализовать сложную функциональность.

• Они совместимы с моделью памяти в С. vector и string::c_str могут быть переданы функциям API на языке С. В частности, в С++ vector служит "переходником" к С и другим языкам программирования (см. рекомендации 76 и 78).

• Они обеспечивают расширенные возможности проверки. Стандартные средства позволяют реализовать (в отладочном режиме) итераторы и операторы индексирования, которые способны выявить большой класс ошибок памяти. Многие из современных реализаций стандартной библиотеки предоставляют такие отладочные возможности — воспользуйтесь ими! (См. рекомендацию 83.)

• Они практически не снижают эффективность ваших программ. В классах vector и string при выборе между эффективностью и безопасностью решение принимается в пользу эффективности (естественно, не в отладочном режиме). Тем не менее, стандартные средства оказываются гораздо лучшей платформой для создания безопасных компонентов, чем обычные массивы и указатели.

• Они стимулируют оптимизацию. Современные реализации стандартной библиотеки включают оптимизации, о которых многие из нас просто никогда бы и не подумали.

Применение массива может быть оправданно, когда его размер фиксирован на стадии компиляции (например, float[3] для трехмерной точки; переход к четвертому измерению все равно потребует перепроектирования программы).

Ссылки

[Alexandrescu01а] • [Dewhurst03] §13, §60, §68 • [Meyers01] §13, §16 • [Stroustrup00] §3.5-7, §5.3, §20.4.1, §C.7 • [Sutter00] §36

78. Используйте vector (и string::c_str) для обмена данными с API на других языках

Резюме

vector и string::c_str служат шлюзом для сообщения с API на других языках. Однако не полагайтесь на то, что итераторы являются указателями; для получения адреса элемента, на который ссылается vector<T>::iterator iter, используйте выражение &*iter.

Обсуждение

vector (в первую очередь) и string::c_str и string::data (во вторую) представляют собой наилучшие способы обмена данными с API на других языках вообще и с библиотеками на С в частности.

Данные vector всегда хранятся последовательно, так что получение адреса первого элемента вектора дает указатель на его содержимое. Используйте &*v.begin(), &v[0] или &v.front() для получения указателя на первый элемент v. Для получения указателя на n-й элемент вектора лучше сначала провести арифметические вычисления, а затем получить адрес (например, &v.begin()[n] или &v[n]) вместо получения указателя на начало данных с последующим применением арифметики указателей (например, (&v.front())[n]). Это связано с тем, что в первом случае в отладочной реализации выполняется проверка на доступ к элементу за пределами v (см. рекомендацию 83).

Нельзя полагаться на то, что v.begin() возвращает указатель на первый элемент или, в общем случае, что итераторы вектора являются указателями. Хотя некоторые реализации STL определяют vector<T>::iterator как обычный указатель T*, итераторы могут быть (и все чаще так оно и есть) полноценными типами (еще раз см. рекомендацию 83).

Хотя в большинстве реализаций для string также используется непрерывный блок памяти, это не гарантируется стандартом, так что никогда не используйте адрес символа в строке, считая его указателем на все содержимое строки. Хорошая новость заключается в том, что функция string::c_str всегда возвращает строку в стиле С с завершающим нулевым символом (string::data также возвращает указатель на непрерывный блок памяти, но не гарантирует наличия завершающего нулевого символа).

Когда вы передаете указатель на данные объекта v типа vector, код на языке С может как читать, так и записывать элементы v; однако он не должен выходить за границы данных. Хорошо продуманный API на языке С должен получать наряду с указателем либо максимальное количество объектов (до v.size()), либо указатель на элемент, следующий за последним (&*v.begin()+v.size()).

Если у вас есть контейнер объектов типа T, отличный от vector или string, и вы хотите передать его содержимое (или заполнить его) функции API на другом языке программирования, которая ожидает указатель на массив объектов типа T, скопируйте содержимое контейнера в (или из) vector<T>, который может непосредственно сообщаться с такими функциями.

Ссылки

[Josuttis99] §6.2.3, §11.2.4 • [Meyers01] §16 • [Musser01] §B • [Stroustrup00] §16.3.1

79. Храните в контейнерах только значения или интеллектуальные указатели

Резюме

Храните к контейнерах объекты-значения. Контейнеры полагают, что их содержимое имеет тип значения, включая непосредственно хранящиеся значения, интеллектуальные указатели и итераторы.

Обсуждение

Наиболее распространенное использование контейнеров — для непосредственного хранения значений (например, vector<int>, set<string>). В случае контейнеров указателей, если контейнер владеет объектами, на которые указывает, то лучше использовать контейнер интеллектуальных указателей со счетчиком ссылок (например, list<shared_ptr<Widget> >); в противном случае можно выбрать контейнер обычных указателей (например, list<Widget*>) или иных значений, подобных указателям — таких как итераторы (например, list<vector<Widget>::iterator>).

Примеры

Пример 1. auto_ptr. Объекты auto_ptr<T> не являются объектами-значениями из-за своей семантики передачи владения при копировании. Использование контейнера объектов auto_ptr (например, vector<auto_ptr<int> >) должно привести к ошибке компиляции. Но даже в случае успешной компиляции никогда не пишите такой код — вместо этого вам следует использовать контейнер интеллектуальных указателей shared_ptr.