- •Герб Саттер
- •Как пользоваться этой книгой
- •Стандарты кодирования и вы
- •Об этой книге
- •Благодарности
- •Вопросы организации и стратегии
- •0. Не мелочитесь, или Что не следует стандартизировать Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •1. Компилируйте без замечаний при максимальном уровне предупреждений Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •Исключения
- •2. Используйте автоматические системы сборки программ Резюме
- •Обсуждение
- •3. Используйте систему контроля версий Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •Стиль проектирования
- •5. Один объект — одна задача Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •6. Главное — корректность, простота и ясность Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •7. Кодирование с учетом масштабируемости Резюме
- •Обсуждение
- •8. Не оптимизируйте преждевременно Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •Исключения
- •10. Минимизируйте глобальные и совместно используемые данные Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •11. Сокрытие информации Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •13. Ресурсы должны быть во владении объектов Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •Стиль кодирования
- •14. Предпочитайте ошибки компиляции и компоновки ошибкам времени выполнения Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •Исключения
- •Примеры
- •16. Избегайте макросов Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •Исключения
- •17. Избегайте магических чисел Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •18. Объявляйте переменные как можно локальнее Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •Примеры
- •Исключения
- •Исключения
- •22. Минимизируйте зависимости определений и избегайте циклических зависимостей Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •Примеры
- •24. Используйте только внутреннюю, но не внешнюю защиту директивы #include Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •Функции и операторы
- •25. Передача параметров по значению, (интеллектуальному) указателю или ссылке Резюме
- •Обсуждение
- •26. Сохраняйте естественную семантику перегруженных операторов Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •27. Отдавайте предпочтение каноническим формам арифметических операторов и операторов присваивания Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •Исключения
- •30. Избегайте перегрузки &&, || и , (запятой) Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •Исключения
- •Проектирование классов и наследование
- •32. Ясно представляйте, какой вид класса вы создаете Резюме
- •Обсуждение
- •33. Предпочитайте минимальные классы монолитным Резюме
- •Обсуждение
- •34. Предпочитайте композицию наследованию Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •35. Избегайте наследования от классов, которые не спроектированы для этой цели Резюме
- •Обсуждение
- •36. Предпочитайте предоставление абстрактных интерфейсов Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •Исключения
- •Исключения
- •Примеры
- •39. Виртуальные функции стоит делать неоткрытыми, а открытые — невиртуальными Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •Примеры
- •Исключения
- •41. Делайте данные-члены закрытыми (кроме случая агрегатов в стиле структур с) Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •Исключения
- •42. Не допускайте вмешательства во внутренние дела Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •43. Разумно пользуйтесь идиомой Pimpl Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •Примеры
- •Исключения
- •Конструкторы, деструкторы и копирование
- •47. Определяйте и инициализируйте переменные-члены в одном порядке Резюме
- •Обсуждение
- •48. В конструкторах предпочитайте инициализацию присваиванию Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •Примеры
- •50. Делайте деструкторы базовых классов открытыми и виртуальными либо защищенными и невиртуальными Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •Исключения
- •51. Деструкторы, функции освобождения ресурсов и обмена не ошибаются Резюме
- •Обсуждение
- •52. Копируйте и ликвидируйте согласованно Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •53. Явно разрешайте или запрещайте копирование Резюме
- •Обсуждение
- •54. Избегайте срезки. Подумайте об использовании в базовом классе клонирования вместо копирования Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •56. Обеспечьте бессбойную функцию обмена Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •Пространства имен и модули
- •57. Храните типы и их свободный интерфейс в одном пространстве имен Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •58. Храните типы и функции в разных пространствах имен, если только они не предназначены для совместной работы Резюме
- •Обсуждение
- •59. Не используйте using для пространств имен в заголовочных файлах или перед директивой #include Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •60. Избегайте выделения и освобождения памяти в разных модулях Резюме
- •Обсуждение
- •61. Не определяйте в заголовочном файле объекты со связыванием Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •62. Не позволяйте исключениям пересекать границы модулей Резюме
- •Обсуждение
- •63. Используйте достаточно переносимые типы в интерфейсах модулей Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •65. Выполняйте настройку явно и преднамеренно Резюме
- •Обсуждение
- •66. Не специализируйте шаблоны функций Резюме
- •Обсуждение
- •67. Пишите максимально обобщенный код Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •Обработка ошибок и исключения
- •68. Широко применяйте assert для документирования внутренних допущений и инвариантов Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •69. Определите разумную стратегию обработки ошибок и строго ей следуйте Резюме
- •Обсуждение
- •70. Отличайте ошибки от ситуаций, не являющихся ошибками Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •71. Проектируйте и пишите безопасный в отношении ошибок код Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •72. Для уведомления об ошибках следует использовать исключения Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •Исключения
- •73. Генерируйте исключения по значению, перехватывайте — по ссылке Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •Исключения
- •Исключения
- •Stl: контейнеры
- •76. По умолчанию используйте vector. В противном случае выбирайте контейнер, соответствующий задаче Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •77. Вместо массивов используйте vector и string Резюме
- •Обсуждение
- •78. Используйте vector (и string::c_str) для обмена данными с api на других языках Резюме
- •Обсуждение
- •79. Храните в контейнерах только значения или интеллектуальные указатели Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •80. Предпочитайте push_back другим способам расширения последовательности Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •81. Предпочитайте операции с диапазонами операциям с отдельными элементами Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •82. Используйте подходящие идиомы для реального уменьшения емкости контейнера и удаления элементов Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •Stl: алгоритмы
- •83. Используйте отладочную реализацию stl Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •84. Предпочитайте вызовы алгоритмов самостоятельно разрабатываемым циклам Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •Исключения
- •85. Пользуйтесь правильным алгоритмом поиска Резюме
- •Обсуждение
- •86. Пользуйтесь правильным алгоритмом сортировки Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •Исключения
- •87. Делайте предикаты чистыми функциями Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •88. В качестве аргументов алгоритмов и компараторов лучше использовать функциональные объекты, а не функции Резюме
- •Обсуждение
- •89. Корректно пишите функциональные объекты Резюме
- •Обсуждение
- •Безопасность типов
- •90. Избегайте явного выбора типов — используйте полиморфизм Резюме
- •Обсуждение
- •Примеры
- •91. Работайте с типами, а не с представлениями Резюме
- •Обсуждение
- •92. Избегайте reinterpret_cast Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •93. Избегайте применения static_cast к указателям Резюме
- •Обсуждение
- •94. Избегайте преобразований, отменяющих const Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •95. Не используйте преобразование типов в стиле с Резюме
- •Обсуждение
- •96. Не применяйте memcpy или memcmp к не-pod типам Резюме
- •Обсуждение
- •97. Не используйте объединения для преобразований Резюме
- •Обсуждение
- •Исключения
- •99. Не используйте недействительные объекты и небезопасные функции Резюме
- •Обсуждение
- •100. Не рассматривайте массивы полиморфно Резюме
- •Обсуждение
- •Список литературы
- •Резюме из резюме
- •8. Не оптимизируйте преждевременно
- •15. Активно используйте const
- •23. Делайте заголовочные файлы самодостаточными
- •36. Предпочитайте предоставление абстрактных интерфейсов
- •61. Не определяйте в заголовочном файле объекты со связыванием
- •62. Не позволяйте исключениям пересекать границы модулей
- •63. Используйте достаточно переносимые типы в интерфейсах модулей
- •70. Отличайте ошибки от ситуаций, не являющихся ошибками
- •71. Проектируйте и пишите безопасный в отношении ошибок код
- •72. Для уведомления об ошибках следует использовать исключения
- •73. Генерируйте исключения по значению, перехватывайте — по ссылке
- •85. Пользуйтесь правильным алгоритмом поиска
- •86. Пользуйтесь правильным алгоритмом сортировки
- •87. Делайте предикаты чистыми функциями
- •88. В качестве аргументов алгоритмов и компараторов лучше использовать функциональные объекты, а не функции
Примеры
Пример 1. Избегайте неуместной и/или чересчур хитроумной перегрузки операторов. В одной библиотеке пользовательского графического интерфейса пользователей без нужды заставляют писать w+c; для того, чтобы добавить в окно w дочерний управляющий элемент с (см. рекомендацию 26).
Пример 2. В качестве параметров конструктора лучше использовать именованные, а не временные переменные. Это позволит избежать возможных неоднозначностей объявлений, а также зачастую проясняет назначение вашего кода и тем самым упрощает его сопровождение. Кроме того, часто это просто безопаснее (см. рекомендации 13 и 31).
Ссылки
[Abelson96] • [Bentley00] §4 • [Cargill92] pp. 91-93 • [Cline99] §3.05-06 • [Constantine95] §29 • [Keffer95] p. 17 • [Lakos96] §9.1, §10.2.4 • [McConnell93] • [Meyers01] §47 • [Stroustrup00] §1.7, §2.1, §6.2.3, §23.4.2, §23.4.3.2 • [Sutter00] §40-41, §46 • [Sutter04] §29
7. Кодирование с учетом масштабируемости Резюме
Всегда помните о возможном росте данных. Подумайте об асимптотической сложности без преждевременной оптимизации. Алгоритмы, которые работают с пользовательскими данными, должны иметь предсказуемое и, желательно, не хуже, чем линейно зависящее от количества обрабатываемых данных время работы. Когда становится важной и необходимой оптимизация, в особенности из-за роста объемов данных, в первую очередь следует улучшать O -сложность алгоритма, а не заниматься микрооптимизациями типа экономии на одном сложении.
Обсуждение
Эта рекомендация иллюстрирует важную точку равновесия между рекомендациями 8 и 9 — не оптимизируйте преждевременно и не пессимизируйте преждевременно. Это делает данный материал трудным в написании, поскольку он может быть неверно истолкован как совет о "преждевременной оптимизации". Это не так.
Вот предпосылки для данной рекомендации. Память и дисковая емкость растут экспоненциально; например, с 1988 по 2004 год емкость дисков росла примерно на 112% в год (почти в 1900 раз за десятилетие). Очевидным следствием этого факта является то, что любой ваш сегодняшний код завтра может иметь дело с большими объемами данных — намного большими! Плохое (хуже линейного) асимптотическое поведение алгоритма рано или поздно поставит на колени даже самую мощную систему, просто завалив ее достаточным количеством данных.
Защита против такого будущего означает, что мы должны избежать встраивания в наши программы того, что станет западней при работе с большими файлами, большими базами данных, с большим количеством пикселей, большим количеством окон, процессов, битов, пересылаемых по каналам связи. Одним из важных факторов успеха такой защиты является то, что стандартная библиотека С++ обеспечивает гарантированную сложность операций и алгоритмов над контейнерами STL.
Здесь и надо искать точку равновесия. Очевидно, что неверно прибегать к преждевременной оптимизации путем использования менее понятных алгоритмов в ожидании больших объемов данных, которые могут никогда не материализоваться. Не менее очевидно и то, что неверно прибегать и к преждевременной пессимизации, закрывая глаза на сложность алгоритмов (О-сложность), а именно — стоимость вычислений как функцию от количества элементов данных, с которыми работает алгоритм.
Данный совет состоит из двух частей. Во-первых, даже до того, как станет известно, будут ли объемы данных достаточно велики, чтобы для конкретных вычислений возникла проблема, по умолчанию следует избегать использования алгоритмов, которые работают с пользовательскими данными (которые могут расти), но не способны к масштабированию, если только использование менее масштабируемого алгоритма не приводит к существенному повышению понятности и удобочитаемости кода (см. рекомендацию 6). Но все мы часто сталкиваемся с сюрпризами. Мы пишем десять фрагментов кода, думая, что они никогда не будут иметь дела с большими наборами данных. И это действительно оказывается так — в девяти случаях из десяти. В десятом случае мы сталкиваемся с проблемами производительности. Это не раз случалось с нами, и мы знаем, что это случалось (или случится) и с вами. Конечно, мы вносили исправления и передавали их потребителям, но лучше было бы избежать таких затруднений и выполнения лишней работы. Так что при прочих равных условиях (включая понятность и удобочитаемость) воспользуйтесь следующими советами.
• Используйте гибкие динамически распределяемые данные вместо массивов фиксированного размера. Массив "больший, чем наибольший массив, который мне когда-либо потребуется" приводит к ошибкам и нарушению безопасности (см. рекомендацию 77). Массивы можно использовать только тогда, когда размеры данных фиксированы и известны во время компиляции.
• Следует точно знать сложность используемого алгоритма. Не забывайте о такой ловушке, как линейный алгоритм, который вызывает другую линейную операцию, что в результате делает алгоритм квадратичным (см., например, рекомендацию 81).
• По возможности используйте линейные или более быстрые алгоритмы. Идеальны алгоритмы с константной сложностью, такие как push_back или поиск в хэш-таблице (см. рекомендации 76 и 80). Неплохи алгоритмы со сложностью O (log N), такие как операции с контейнерами set/map и lower_bound или upper_bound с итераторами произвольного доступа (см. рекомендации 76, 85 и 86). Допустима линейная сложность O(N), как, например, у vector::insert или for_each (см. рекомендации 76, 81 и 84).
• Пытайтесь избежать применения алгоритмов с более чем линейной сложностью, где это возможно. Например, по умолчанию следует затратить определенные усилия на поиск замены имеющегося алгоритма со сложностью O (N log N ) или O (N ) (если таковая возможна), чтобы избежать непропорционального падения производительности при существенном увеличении объема данных. Так, именно в этом заключается основная причина, по которой в рекомендации 81 советуется предпочитать операции с диапазонами (которые обычно линейны) их копиям для работы с отдельными элементами (которые обычно квадратичны, так как одна линейная операция вызывает другую линейную операцию; см. пример 1 в рекомендации 81).
• Никогда не используйте экспоненциальный алгоритм, если только вы не "приперты к стене" и не имеете другого выхода. Ищите, не жалея сил, альтернативу, прежде чем прибегнуть к экспоненциальному алгоритму, где даже небольшое увеличение данных приводит к существенному падению производительности.
Во-вторых, после того как замеры покажут, что оптимизация действительно нужна и важна, в особенности при росте данных, сконцентрируйте усилия на снижении O -сложности, а не на микрооптимизациях наподобие экономии одного сложения.
Итак, предпочтительно использовать линейные (или лучшие) алгоритмы там, где только это возможно. Избегайте, где можете, алгоритмов с более чем линейной сложностью, и уж тем более — экспоненциальных.
Ссылки
[Bentley00] §6, §8, Appendix 4 • [Cormen01] • [Kernighan99] §7 • [Knuth97a] • [Knuth97b] • [Knuth98] • [McConnell93) §5.1-4, §10.6 • [Murray93] §9.11 • [Sedgewick98] • [Stroustrup00] §17.1.2