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摘要：本文联合作者的工作教训和学习心得，对 C ++ 语言的一些高级个性，做了简略介绍；对一些常见的误会，做了解释廓清；对比拟容易犯错的中央，做了演绎总结；心愿借此能增进大家对 C ++ 语言理解，缩小编程出错，晋升工作效率。
一、导语
C++ 是一门被宽泛应用的零碎级编程语言，更是高性能后端规范开发语言；C++ 虽功能强大，灵便奇妙，但却属于易学难精的专家型语言，不仅老手难以驾驭，就是老司机也容易掉进各种陷阱。
本文联合作者的工作教训和学习心得，对 C ++ 语言的一些高级个性，做了简略介绍；对一些常见的误会，做了解释廓清；对比拟容易犯错的中央，做了演绎总结；心愿借此能增进大家对 C ++ 语言理解，缩小编程出错，晋升工作效率。
二、陷阱
我的程序里用了全局变量，为何过程退出会莫名其妙的 core 掉？
Rule：C++ 在不同模块（源文件）里定义的全局变量，不保障结构程序；但保障在同一模块（源文件）里定义的全局变量，按定义的先后顺序结构，按定义的相同秩序析构。
咱们程序在 a.cpp 里定义了顺次全局变量 X 和 Y;
依照规定：X 先结构，Y 后结构；过程进行执行的时候，Y 先析构，X 后析构；但如果 X 的析构依赖于 Y，那么 core 的事件就有可能产生。
论断：如果全局变量有依赖关系，那么就把它们放在同一个源文件定义，且按正确的程序定义，确保依赖关系正确，而不是定义在不同源文件；对于零碎中的单件，单件依赖也要留神这个问题。
std::sort()的比拟函数有很强的束缚，不能乱来
置信工作 5 年以上至多 50% 的 C /C++ 程序员都被它坑过，我曾经听到过了无数个悲伤的故事，《圣斗士星矢》，《仙剑》，还有他人家的我的项目《天天爱打消》，都有人掉坑，程序运行几天莫名微妙的 Crash 掉，一脸懵逼。
如果要用，要本人提供比拟函数或者函数对象，肯定搞清楚什么叫“严格弱排序”，肯定要满足以下 3 个个性：
- 非自反性
- 非对称性
- 传递性
尽量对索引或者指针 sort，而不是针对对象自身，因为如果对象比拟大，替换（复制）对象比替换指针或索引更消耗。
留神操作符短路
思考游戏玩家回血回蓝（魔法）刷新给客户端的逻辑。玩家每 3 秒回一点血，玩家每 5 秒回一点蓝，回蓝回血共用一个协定告诉客户端，也就是说只有有回血或者回蓝就要把新的血量和魔法值告诉客户端。
玩家的心跳函数 heartbeat()在主逻辑线程被循环调用
void GamePlayer::Heartbeat()
{if (GenHP() || GenMP())
{NotifyClientHPMP();
}
}如果 GenHP 回血了，就返回 true，否则 false；不肯定每次调用 GenHP 都会回血，取决于是否达到 3 秒距离。
如果 GenMP 回蓝了，就返回 true，否则 false；不肯定每次调用 GenMP 都会回血，取决于是否达到 5 秒距离。
理论运行发现回血回蓝逻辑不对，Word 麻，原来是操作符短路了，如果 GenHP()返回 true 了，那 GenMP()就不会被调用，就有可能失去回蓝的机会。你须要批改程序如下：
void GamePlayer::Heartbeat()
{bool hp = GenHP();
bool mp = GenMP();
if (hp || mp)
{NotifyClientHPMP();
}
}逻辑与（&&）跟逻辑或（||）有同样的问题，if (a && b) 如果 a 的表达式求值为 false，b 表达式也不会被计算。
有时候，咱们会写出 if (ptr != nullptr && ptr->Do())这样的代码，这正是利用了操作符短路的语法特色。
别让循环停不下来
for (unsigned int i = 5; i >=0; --i)
{//...}程序跑到这，WTF？基本停不下来啊？问题很简略，unsigned 永远 >=0，是不是心中一万只马奔腾？
解决这个问题很简略，然而有时候这一类的谬误却没这么显著，你须要罩子放亮点。
内存拷贝小心内存越界
memcpy，memset 有很强的限度，仅能用于 POD 构造，不能作用于 stl 容器或者带有虚函数的类。
带虚函数的类对象会有一个虚函数表的指针，memcpy 将毁坏该指针指向。
对非 POD 执行 memset/memcpy，免费送你四个字：自求多福
留神内存重叠
内存拷贝的时候，如果 src 和 dst 有重叠，须要用 memmov 代替 memcpy。
了解 user stack 空间很无限
不能在栈上定义过大的长期对象。一般而言，用户栈只有几兆（典型大小是 4M，8M），所以栈上创立的对象不能太大。
用 sprintf 格式化字符串的时候，类型和符号要严格匹配
因为 sprintf 的函数实现里是按格式化串从栈上取参数，任何不统一，都有可能引起不可预知的谬误；/usr/include/inttypes.h 里定义了跨平台的格式化符号，比方 PRId64 用于格式化 int64_t
用 c 规范库的平安版本（带 n 标识）替换非平安版本
比方用 strncpy 代替 strcpy，用 snprintf 代替 sprintf，用 strncat 代替 strcat，用 strncmp 代替 strcmp，memcpy(dst, src, n)要确保 [dst，dst+n] 和[src, src+n]都有无效的虚拟内存地址空间。多线程环境下，要用零碎调用或者库函数的平安版本代替非平安版本（_r 版本），谨记 strtok，gmtime 等规范 c 函数都不是线程平安的。
STL 容器的遍历删除要小心迭代器生效
vector,list,map,set 等各有不同的写法：
int main(int argc, char *argv[])
{
//vector 遍历删除
std::vector v(8);
std::generate(v.begin(), v.end(), std::rand);
std::cout << "after vector generate...\n";
std::copy(v.begin(), v.end(), std::ostream_iterator(std::cout, "\n"));
for (auto x = v.begin(); x != v.end();)
{if (*x % 2)
x = v.erase(x);
else
++x;
}
std::cout << "after vector erase...\n";
std::copy(v.begin(), v.end(), std::ostream_iterator(std::cout, "\n"));
//map 遍历删除
std::map m = {{1,2}, {8,4}, {5,6}, {6,7}};
for (auto x = m.begin(); x != m.end();)
{if (x->first % 2)
m.erase(x++);
else
++x;
}
return 0;
}有时候遍历删除的逻辑不是这么显著，可能循环里调了另一个函数，而该函数在某种特定的状况下才会删除以后元素，这样的话，就是很长一段时间，程序都运行得好好的，而当你正跟他人谈笑自若的时候，突然 crash，这就难堪了。
圣斗士星矢我的项目已经遭逢过这个问题，基本规律是一个礼拜 game server crash 一次，折磨团队将近一个月。
比拟 low 的解决形式能够把待删元素放到另一个容器 WaitEraseContainer 里保留下来，再走一趟独自的循环，删除待删元素。
当然，咱们举荐在遍历的同时删除，因为这样效率更高，也显得行家里手。
三、性能
空间换取工夫
通过空间换取工夫是进步性能的习用法，bitmap，int map[]这些习用法要了然于胸。
缩小拷贝 & COW
理解 Copy On Write。
只有可能就应该缩小拷贝，比方通过共享，比方通过援用指针的模式传递参数和返回值。
提早计算和预计算
比方游戏服务器端玩家的战力，由属性 a,b 决定，也就是说属性 a，b 任何一个变动，都须要重算战力；但如果 ModifyPropertyA(),ModifyPropertyB()之后，都重算战力却并非真正必要，因为批改属性 A 之后有可能马上批改 B，两次重算战力，显然第一次重算的后果会很快被第二次的重算笼罩。
而且很多状况下，咱们可能须要在心跳里，把最新的战力值推送给客户端，这样的话，ModifyPropertyA(),ModifyPropertyB()里，咱们其实只须要把战力置脏，提早计算，这样就能防止不必要的计算。
在 GetFightValue()里判断 FightValueDirtyFlag，如果脏，则重算，清脏标记；如果不脏，间接返回之前计算的后果。
预计算的思维相似。
扩散计算
扩散计算是把工作扩散，打碎，防止一次大计算量，卡住程序。
哈希
缩小字符串比拟，构建 hash，可能会多费一点存储空间，但收益可观，信我。
日志节制
日志的开销不容忽视，要分级，能够把日志作为 debug 伎俩，但要 release 洁净。
编译器为什么不给局部变量和成员变量做默认初始化
因为效率，C++ 被设计为零碎级的编程语言，效率是优先思考的方向，c++ 秉持的一个设计哲学是“不为不必要的操作付出任何额定的代价”。所以它有别于 java，不给成员变量和局部变量做默认初始化，如果须要赋初值，那就由程序员本人去保障。
论断：从平安的角度登程，不应应用未初始化的变量，定义变量的时候赋初值是一个好的习惯，很多谬误皆因未正确初始化而起，C++11 反对成员变量定义的时候间接初始化，成员变量尽量在成员初始化列表里初始化，且要按定义的程序初始化。
了解函数调用的性能开销（栈帧建设和销毁，参数传递，管制转移），性能敏感函数思考 inline
X86_64 体系结构因为通用寄存器数目减少到 16 个，所以 64 位零碎下参数数目不多的函数调用，将会由寄存器传递代替压栈形式传递参数，但栈帧建设、撤销和管制转移仍然会对性能有所影响。
递归的长处、毛病
尽管递归函数能简化程序编写，但也经常带来运行速度变慢的问题，所以须要预估好递归深度，优先思考非递归实现版本。
递归函数要有退出条件且不能递归过深，不然有爆栈危险。
四、数据结构和容器
理解 std::vector 的方方面面和底层实现
- vector 是动静扩容的，2 的次方往上翻，为了确保数据保留在间断空间，每次裁减，会将原 member 悉数拷贝到新的内存块；不要保留 vector 内对象的指针，扩容会导致其生效；能够通过保留其下标 index 代替。
- 运行过程中须要动静增删的 vector，不宜寄存大的对象自身，因为扩容会导致所有成员拷贝结构，耗费较大，能够通过保留对象指针代替。
- resize()是重置大小；reserve()是预留空间，并未扭转 size()，可防止屡次扩容；clear()并不会导致空间膨胀，如果须要开释空间，能够跟空的 vector 替换，std::vector .swap(v)，c++11 里 shrink_to_fit()也能膨胀内存。
- 了解 at()和 operator[]的区别：at()会做下标越界查看，operator[]提供数组索引级的拜访，在 release 版本下不会查看下标，VC 会在 Debug 版本会查看；c++ 标准规定:operator[]不提供下标安全性查看。
- C++ 标准规定了 std::vector 的底层用数组实现，认清这一点并利用这一点。
罕用数据结构
数组：内存间断，随机拜访，性能高，局部性好，不反对动静扩大，最罕用。
链表：动静伸缩，脱离插入极快，特地是带前后驱指针，内存通常不间断（当然能够通过从固定内存池调配躲避），不反对随机拜访。
查找：3 种：bst，hashtable，基于有序数组的 bsearch。二叉搜寻树（RBTree），这个从 begin 到 end 有序，最坏查找速度 logN，害处内存不间断，节点有额定空间节约；hashtable，好的 hash 函数不好选，搜寻最坏进化成链表，难以估计捅数量，开大了节约内存，扩容会卡一下，无序；基于有序数组的 bsearch，局部性好，insert/delete 慢。
五、最佳实际
对于在启动时加载好，运行中不变动的查问构造，能够思考用 sorted array 代替 map，hash 表等
因为有序数组反对二分查找，效率跟 map 差不多。对于只须要在程序启动的时候构建（排序）一次的查问构造，有序数组相比 map 和 hash 可能有更好的内存命中性（部分命中性）。
运行过程中，稳固的查问构造（比方配置表，须要依据 id 查找配置表项，运行过程中不增删），有序数组是个不错的抉择；如果不稳固，则有序数组的插入删除效率比 map，hashtable 差，所以选用有序数组须要留神实用场合。
std::map or std::unorder_map？
想分明他们的利弊，map 是用红黑树做的，unorder_map 底层是 hash 表做的，hash 表绝对于红黑树有更高的查找性能。hash 表的效率取决于 hash 算法和抵触解决办法（个别是拉链法，hash 桶），以及数据分布，如果负载因子高，就会升高命中率，为了进步命中率，就须要扩容，从新 hash，而从新 hash 是很慢的，相当于卡一下。
而红黑树有更好的均匀复杂度，所以如果数据量不是特地大，map 是胜任的。
踊跃的应用 const
了解 const 不仅仅是一种语法层面的爱护机制，也会影响程序的编译和运行。
const 常量会被编码到机器指令。
了解四种转型的含意和区别
防止用错，尽量少用向下转型（能够通过设计加以改进）
static_cast, dynamic_cast,const_cast,reinterpret_cast，傻傻分不清？
C++ 砖家说：一句话，尽量少用转型，强制类型转换是 C Style，如果你的 C ++ 代码须要类型强转，你须要去思考是否设计有问题。
了解字节对齐
字节对齐能让存储器访问速度更快。
字节对齐跟 cpu 架构相干，有些 cpu 拜访特定类型的数据必须在肯定地址对齐的储存器地位，否则会触发异样。
字节对齐的另一个影响是调整结构体成员变量的定义程序，有可能缩小构造体大小，这在某些状况下，能节俭内存。
牢记 3 rules 和 5 rules，当然 C ++11 又多了 && 的 copy ctor 和 op= 版本
只在须要接管的时候才自定义 operator= 和 copy constructor，如果编译器提供的默认版本工作的很好，不要去自找麻烦，自定义的版本勿忘拷贝每一个成分，如果要接管就要解决好。
组合优先于继承，继承是一种最强的类间关系
典型的适配器模式有类适配器和对象适配器，一般而言，倡议用对象适配的形式，而非用基于继承的类适配形式。
缩小依赖，留神隔离
- 最大限度的缩小文件间的依赖关系，用前向申明拆解相互依赖。
- 理解 pimpl 技术。
- 头文件要自力更生，不要图省事 all.h，不要蕴含不必要的头文件，也不要把该蕴含的头文件推给 user 去蕴含，一句话，头文件蕴含要不多不少刚刚好。
严格配对
关上的句柄要敞开，加锁 / 解锁，new/delete，new[]/delete[]，malloc/free 要配对，能够应用 RAII 技术避免资源泄露，编写符合规范的代码
Valgrind 对程序的内存应用形式有冀望，须要洁净的开释，所以标准编程能力写出 valgrind 洁净的代码，不然再好的工具碰到不按布局写的代码也是文治尽废啊。
了解多继承潜在的问题，慎用多继承
多继承会存在菱形继承的问题，多个基类有雷同成员变量会有问题，须要审慎看待。
有多态用法形象基类的析构函数要加 virtual 关键字
次要是为了基类的析构函数能失去正确的调用。
virtual dtor 跟一般虚函数一样，基类指针指向子类对象的时候，delete ptr，依据虚函数特色，如果析构函数是一般函数，那么就调用 ptr 显式（基类）类型的析构函数；如果析构函数是 virtual，则会调用子类的析构函数，而后再调用基类析构函数。
防止在构造函数和析构函数里调用虚函数
构造函数里，对象并没有齐全构建好，此时调用虚函数不肯定能正确绑定，析构亦如此。
从输出流获取数据，要做好数据不够的解决，要加 try catch；没有被吞咽的 exception，会被流传
从网络数据流读取数据，从数据库复原数据都须要留神这个问题。
协定尽量不要传 float，如果传 float 要理解 NaN 的概念，要做好查看，防止歹意流传
能够思考用整数代替浮点，比方万分之五（5%%），就保留 5。
定义宏要遵循惯例
要对每个变量加括弧，有时候须要加 do {} while(0)或者{}，以便能将一条宏当成一个语句。要了解宏在预处理阶段被替换，不必的时候要 #undef，要避免净化他人的代码。
理解智能指针和指针的误用
了解基于援用计数法的智能指针实现形式，理解所有权转移的概念，了解 shared_ptr 和 unique_ptr 的区别和实用场景
思考用 std::shared_ptr 治理动态分配的对象。
指针能带来弹性，但不要误用，它的弹性指一方面它能在运行时扭转指向，能够用来做多态，另一方面对于不能固定大小的数组能够动静伸缩，但很多时候，咱们对固定大小的 array，也在 init 里 new/malloc 进去，其实没必要，而且会多占用 sizeof(void*)字节，而且减少一层间接拜访。
size_t 到底是个什么？我该用有符号还是无符号整数？
size_t 类型是被设计来保留零碎存储器上能保留的对象的最大个数。
32 位零碎，一个对象最小的单位是一个字节，那 2 的 32 次方内存，最多能保留的对象数目就是 4G/ 1 字节，正好一个 unsigned int 能保留下来（typedef unsigned int size_t）。
同样，64 位零碎，unsigned long 是 8 字节，所以 size_t 就是 unsigned long 的类型别名。
对于像索引，地位这样的变量，是用有符号还是无符号呢？像 money 这样的属性呢？
一句话：要讲道理，用最天然，最牵强附会的类型。比方索引不可能为负用 size_t，账户可能欠钱，则 money 用 int。比方：
template <class T> class vector
{T& operator(size_t index) {}};规范库给出了最好的示范，因为如果是有符号的话，你须要这样判断
if (index < 0 || index >= max_num) throw out_of_bound();
而如果是无符号整数，你只须要判断 if (index >= max_num)，你认可吗？
整型个别用 int，long 就很好，用 short，char 须要很审慎，要避免溢出
整型包含 int，short，long，long long 和 char，没错，char 也是整型，float 是实型。
绝大多数状况下，用 int，long 就很好，long 个别等于机器字长，能间接放到寄存器，硬件解决起来速度也通常更快。
很多时候，咱们心愿用 short，char 达到缩小构造体大小的目标。然而因为字节对齐的起因，可能并不能真正缩小大小，而且 1,2 个字节的整型位数太少，一不小心就溢出了，须要特地留神。
所以，除非在 db、网络这些对存储大小十分敏感的场合，咱们才须要思考是否以 short，char 代替 int，long。其余状况下，就相当于为省电而不开楼道的灯，省不了多少钱却冒着摔断腿的危险。
局部变量更没有必要用(unsigned) short，char 等，栈是主动伸缩的，它既不节俭空间，还危险，还慢。
六、扩大
理解 c ++ 高阶个性
模板和泛型编程，union，bitfield，指向成员的指针，placement new，显式析构，异样机制，nested class，local class，namespace，多继承、虚继承，volatile，extern “C” 等
有些高级个性只有在特定状况下才会被用到，但技多不压身，平时还是须要积攒和理解，这样在需要呈现时，能力从本人的知识库里拿出工具来凑合它。
理解 C ++ 新规范
关注新技术，c++11/14/17、lambda，右值援用，move 语义，多线程库等
c++98/03 规范到 c ++11 规范的推出历经 13 年，13 年来程序设计语言的思维失去了很大的倒退，c++11 新规范排汇了很多其余语言的新个性，尽管 c ++11 新规范次要是靠引入新的库来反对新特色，外围语言的变动较少，但新规范还是引入了 move 语义等外围语法层面的批改，每个 CPPer 都应该理解新规范。
OOD 设计准则并不是胡扯
- 设计模式六大准则（1）：繁多职责准则
- 设计模式六大准则（2）：里氏替换准则
- 设计模式六大准则（3）：依赖倒置准则
- 设计模式六大准则（4）：接口隔离准则
- 设计模式六大准则（5）：迪米特法令
- 设计模式六大准则（6）：开闭准则
相熟罕用设计模式，活学活用，不生吞活剥
神化设计模式和反设计模式，都不是迷信的态度，设计模式是软件设计的经验总结，有肯定的价值；GOF 书上对每一个设计模式，都用专门的段落讲它的利用场景和适用性，限度和缺点，在正确评估得失的状况下，是激励应用的，但显然，你首先须要精确 get 到她。
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