C C++ 高级技巧

52RD52RD · 发表于 2006-3-30 01:01:00

目录
1auto_ptr再回忆
2空引用
3起源
4谁的代码更易于移植?
5通过任何其他名字
6Virtually Yours
7方形尖塔
8访问限制
9重定向
10关于操纵器的对话
11根源
12Abstract Factory, Template Style
13怎样持久化一个对象
14The Bind That Ties
15Back to Base-ics
16Al-Go-Rithms
17匈牙利命名
18我为你准备一切
19新的起点，第一部分
20新的起点，第二部分
21模板特化，缺省参数和其他一些有趣的事情
22想睡觉，偶然
23产生真正的hash对象
24好的，坏的，不赞成的
25Getting to the Point
26A Midsummer Night’s Madness
27Baseless Exceptions
28Contracts, Promises, and Mere Semantics
29可怜的bool
30It's an Object-ful Lifetime
另与大虾对话: 领悟设计模式

52RD52RD · 发表于 2006-3-30 01:03:00

<H2>auto_ptr再回忆 </H2><H3>toulouse 翻译 </H3><HR>我刚刚在昨天遇到珍妮，就在人员中转站，现在已经远远在我们脚下了。“我会永远记住我的第一个工作，”在乘务员检查完我们的安全带后，我对她说。 “想起了什么” “项目组高级程序员，”我微笑着说，陷入了回忆中。“她是个古怪的家伙，我们都叫她做Guru。领导不喜欢把新来的程序员分到她的组里；我是当年招聘的四个人中唯一坚持到试用期结束的。” 珍妮扭过头刚准备问一个问题，这时钟声响起，隆隆的加速声响彻整个机舱，我们的谈话因此中断了好几分钟，等这截推进器快烧完时，我们已飞离轨道，我给她讲述了工作第二天发生的故事。 <HR>我们用早期的C++语言编程。工作的第二天中午，厌烦了读职工手册，于是我写了一个工具类，里面包含一个原始指针作为成员变量： <PRE>#include "xStruct.h" // definition of struct Xclass xWrapper{ X* xItem;public: xWrapper() : xItem(new X) { } ~xWrapper() { delete xItem; } void dump() { /* dumps xItem to cout */ }};</PRE>当然了，使用这个类的程序由于内存问题总是时不时的崩溃，因为我违反三个重要设计原则之一：任何时候，只要你提供了析构函数、拷贝构造函数或赋值运算符中的一个，你通常需要三个都提供。([1]) “所以，”我自言自语道，“我必须自己处理拷贝和赋值问题。简单地...auto_ptr有拷贝构造函数和赋值运算符，我可以拿过来用一下。”（你知道早期C++程序库中的auto_ptr，是吗？） 既然auto_ptr自动删除它所指向的对象，我只需要改变xItem的类型，移去析构函数中的delete语句－auto_ptr会处理其他的事情，对吗？ <PRE>Class xWrapper{ auto_ptr<X> xItem;public: xWrapper() : xItem(new X) { } void dump() { /* dumps xItem to cout */ }};</PRE>不幸的是，程序仍要崩溃，这次是由于它试图对空指针进行提领操作。我对这个问题苦苦思索了半个小时，这时Guru碰巧从我这里路过，像芦柴棒一样瘦瘦的她一只手里捧着厚厚的一本打开的书。她来得――我的意思是她来得太不是时候了，真是怕什么来什么，实际上，这简直称得上诡异了。 “哦，你在看什么？”我指着书问，想让她的注意力从我的屏幕挪开，同时也希望着她能离开。 Guru眨了眨眼睛。“Josuttis的书，”她边温和地说着，边做了个标记并合上书。“年轻人，你写了些什么啊？” “我在写这个wrapper　class时遇到了问题，”我承认道，“我使用了auto_ptr成员，但是在测试时，不知为什么它的指针重置为null。” “把你的代码给我看一下，”Guru说。我把屏幕转向她。“所有权，”仅仅扫了一眼，她立刻说， 这回轮到我眨眼睛了。 “所有权，孩子；你的问题是所有权语义学。一臣不事二主，没有指针可以同时给两个auto_ptr使用。” 她的话虽然很怪，却使我意识到了自己的错误。“哦，是的，”我答道。“当你拷贝一个auto_ptr的时候，原来的那个放弃了所有权，重置为null。Xwrapper的拷贝构造函数使用了那个缺省的行为，所以原来xWrapper对象的auto_ptr被重置，于是我存取它的时候，实际上是在提领一个null指针。” “对的，”Guru说。“你能使用标准里已有的代码，这很好，不过使用的时候要小心。对于xWrapper来说，你还是必须自己写拷贝构造函数和赋值运算符。” “但是，我没法用auto_ptr的拷贝构造函数和赋值运算符来实现他们啊，因为auto_ptr自己的版本无法正确的……－哦。有办法了。我可以用auto_ptr的提领运算符访问其拥有的对象。”我很快写下了下面的两个函数： <PRE>XWrapper::xWrapper(const xWrapper& other): xItem(new X(*other.xItem)){ }xWrapper& xWrapper::operator=(const xWrapper &other){*xItem = *other.xItem;}</PRE>“嗨，cool。”我喜欢这个实现，“我甚至不需要在赋值运算符里检查自我赋值。” “很好。” 我应该就此打住，闭紧嘴巴，可惜我当时正得意着呢:“使用auto_ptr很容易出错。如果在我实际上并不想发生所有权转移时，它可以告诉我它将试图转移所有权，那有多好啊……”。” “冷静一下！”Guru打断了我。“这不是auto_ptr的错。如果你想达到这个效果，你应该明确地说明你不想auto_ptr被拷贝。” “但是怎么去做呢？这是不可能的。” “可能的。记住const修饰符的使用。声明一个auto_ptr不可变的方法是使它成为const。假如你让成员成为一个const，编译器就不能不声不响地产生xWrapper对象的一个拷贝。或者，你可以使用一个也许叫strict_auto_ptr的修正版本，这样编译器就不会错误地拷贝和赋值xWrapper。当然，在这种情况下，让它成为const比较简单和有效率。” ([2]) 她离开的时候又重新打开Josuttis的书继续看了起来，边走边心不在焉地和我说这话。她和她的声音慢慢地远去：“要注意的是，我的孩子...auto_ptr是一个有用的工具，但是就象你刚才发现的那样，它不是万能的。好好琢磨Josuttis chapter 4.[3]，永远不要在标准程序库的容器中用auto_ptr，如vector<auto_ptr>，因为auto_ptr的拷贝和赋值不能达到标准的要求。此外，永远不要用auto_ptr指向对象数组，因为auto_ptr的析构函数用non-array delete删除所拥有的对象；对于对象数组来说，可以用一个vector。程序库...” 这时她转了个弯，消失了。这只是我工作的第二天；我告诉自己，不能空闲下来，我应该不断地学习，前面的路还很长！ <HR>“不可思议，”珍妮说，喝着咖啡，此时飞船已飞离了泰兰的交通控制区域，并继续加速，“那么，你离开了吗？” “她...我不确定为什么，”我坦白承认，“这种事发生了好几次。我也想和其他人那样在试用期离开，尽管他可能对我有好的影响。你曾经和这样的怪人工作过吗？” “嗯，我想也有一些。” 这不是最后一次我和珍妮谈论Guru或其他更令人高兴的事。 <HR><H3>[注释]</H3>1. M. Cline, G. Lomow, and M. Girou. C++ FAQs, 2nd ed. (Addison-Wesley, 1999). 2. Ibid., FAQ 30.12, pages 426-8. 3. N. Josuttis, The C++ Standard Library (Addison-Wesley, 1999).

52RD52RD · 发表于 2006-3-30 01:04:00

<H2>空引用</H2><H3>夏天翻译</H3><HR>在船上，你最后想感受的就是海风了。我和珍妮碰巧很不凑巧，最接近事故发生地点。我们费尽力气，将笨重的房门关上，并将其密封，使打破的小房间与外面隔绝。当我们靠在门上，作深呼吸的时候，汽笛突然停止鸣响. “他奶奶的，到底怎么回事？”值班驾驶员刺耳的声音穿过了整个船舱。 “小小渗漏而已，先生，”珍妮回答，“我们已封好了那间船厢，问题已解决，没事了。” “你密封了船厢？为什么它不能自动密封呢？刚才我们不是把门重修了吗？” 珍妮和我对望了一眼。“哦，先生，维修人员都认为这个新的锁闭装置不会有问题，因为它是刚从工厂出来的，是崭新的，因此他们没有检查它。它是好的，只不过他们没有取下所有的包装材料，所以它不能自动密封。” 稍停片刻后，珍妮接着说，“对，干得不错。有个维修人员正在赶来。” 接着，恰好在被打破的船舱前面，我们听到XO的声音在说：“约翰逊先生，叫工程部主管到我的船舱来见我。告诉雷利到...” 我对着珍妮咧嘴一笑，“能听到刚才的对话，我愿意付一个星期的薪水。它提醒了我我们以前遇到的一个编码安全的问题，这是很久以前的事了...” <HR>我的第一份编程工作已干了几个星期了，也熟悉了同一项目组的其他的程序员，其中一个是鲍勃。几乎在每一个方面，他都与Guru形成鲜明对比。鲍勃是个自命不凡的家伙，他的代码让其他人很难维护，并且经常违反编程的规则。 我已经一头扎进我的第一个项目，鲍勃的任务是对我经手的一些资料进行核查。他来到我的桌边，拿着一杯咖啡，靠在隔板上，“你的代码由于在你的helper函数里存在一个存取违规而崩溃。”他说，“在Space Cadet知道之前，你最好把它改好。” “Guru的确是一个优秀的程序员，鲍勃，”我生气了。的确，Guru是很古怪，在她旁边时，我也不自在。每次我和她谈话时，我总是不断考虑更新我的概略，但是鲍勃刚才的态度莫名其妙地激怒了我。 “是，不管怎样，”鲍勃轻蔑地晃了晃杯子，溅出一点咖啡，“总之，你的helper函数使用了空的指针。让我们来看一看。” “但helper函数并没有使用任何指针啊，”我皱了皱眉头。“只不过是一个对xWrapper类的引用而已。”我在文本编辑器里找出代码。它看起来是这样的： <PRE>class xWrapper{/* ... */public:virtual void dump() { cout << name << endl; } }; void helper( xWrapper& w ){w.dump(); // ... do other stuff with w ... }</PRE>鲍勃将头伸向显示器，“是的，就是在dump()语句这里崩溃。”他抓了抓鼻子说。 “那是不可能的。” “确实是这样，年轻人。” 鲍勃真的让我心烦意乱，“我所做的就是从类工厂中取得一个新指针，把它传递给你，而你就对它进行提领操作。如果那个指针是个空指针，你就引用了一个空指针。你再仔细看看。” “嗯，是吗，”我支吾道，信心有点动摇。毕竟，我刚从学校出来，而鲍勃已经有几年的经验了。“我想要注意到引用是否为空是不可能的。” “你所要做的，”鲍勃说，“就是检查引用的地址。象我说的，如果想要安全，你就应该检查它...” “不，”Guru平静的声音把我们两人都吓一跳。她又一次出现在恰当的时候。现在，她正站在我们身后，手里拿着一本打开的大书。“没必要这么麻烦。标准告诉我们不存在空引用。” “但它这是可能的，”鲍勃坚持道，“我们刚刚展示显示了这一点，是他的问题。” 我真想打他几耳光。Guru只是冷眼看了他一下。“不，你应该检查那个。绝不要提领一个空指针。改一下你的代码：如果指针是空的，就不要调用helper()。今天下午把能够运行的代码给我看看。让这种难看的程序方法滚蛋。”她挥挥手让他离开。 鲍勃眨了眨眼。但她是这组里的高级程序员，因此他什么也没说就走开了。 “我的学徒工，”她继续单独地跟我说，“使用引用代替指针的主要的理由之一就是把你从不得不测试它是否引用一个无效的目标的负担中解放出来。空引用的唯一来源就是提领一个空指针——这在神圣的标准里明确被禁止，在未定义的行为(Undefined Behavior)里也写的很清楚。” “OK，但是为什么只告诉我？为什么不告诉鲍勃呢？” 她悲伤地摇摇头。“他知道这个。我说服不了他，他已经沉湎于未定义的行为了。我的学徒工，小心踏入未定义行为这条路。一旦你走上这条路，你就会受它控制，当你试图捕捉并且解决问题时，它将耗费你的时间。” 我心中暗自掂量。“好，”我问道，“创建一个无效的引用会有什么样的危险？比方说，你传递了一个对象给一个函数，但你传的那个对象在函数结束前超出了它的范围。你怎样预防这种情况的出现呢？” 她摇了摇头：“这个办不到。从这方面来说，引用和指针是很类似的。想想这个比喻。”Guru很快地在我的白色书写板写下了一些代码： <PRE>T* f() { T t; return &t; //返回一个悬而未决的指针} void f1( T* t ) { if( t ) t->doSomething(); }int main() { T *tPtr = f(); f1( tPtr ); // 非法}</PRE>“这个f()函数显然为人所诟病。”她理了理耳后一络银灰的头发，接着说，“它返回一个指向局部对象的指针，当函数结束时，该变量就超出了其作用范围。因此tPtr在main()里指向一个已被删除的对象。f1()函数尽了最大努力——它对空指针进行了检查。一些平台也提供编译器专用函数来检测一个指针是否指向一块有效的内存区域。但是，这些函数还是无法检测到上面例子中的那种情况。在f1（）内部，变量t没有指向一个有效的T类型的对象，因此f1（）函数无法确定t是否有效。因此当程序员写f1（）时，要相信你的程序员同事们会尽他们最大努力，确保向你提供的指针是指向一个有效的对象的。 “就像你必须假定一个非空的指针是有效的一样，你必须假定一个引用也是有效的。在你的程序员同事中你必须要有信心。” “即使是鲍勃？”我问道。 她用一种悲伤的表情点点头，然后看着她那本大部头书沿着走廊飘然而去。 <HR>“鲍勃还是坚持已见吗？”珍妮问道 “比他应该坚持的时间要长。”我停止微笑，“我们公司也做一些软件，是用于起搏器的。你知道，这种设备是要植入到胸腔里的。有一次，他测试一段代码，还没等这些代码验证所有的先决条件，就整合到产品中了。并且...” 珍妮耸了耸眉毛。 我悲哀地点点头：“鲍勃最后又找到了别一份工作，是做零售的。他应该高兴才是,国为这是在程序员责任法颁布之前的事。”这时，事故控制小组接过我们的工作，我们作好准备，继续进行监视。 这不是我最后一次和珍妮讨论有关Guru，或更多令人愉快的事。

52RD52RD · 发表于 2006-3-30 01:05:00

<H2>起源</H2><H3>sebastian 翻译 </H3><HR>我闯入船舱，“嗨!你听到一些传闻了吗？” 珍妮的工作并没有丝毫的停顿：“草料（在英语中的发音跟嗨一样，珍妮的话带有几分嘲讽）是用来喂马的。什么传闻？” “关于加尼米德，”我解释道，“我听说他们在冰下发现了一些东西。没有迹象表明冰层近期曾融化过，说明那东西很古老了，而且它绝对不是大自然的产物。” 这吸引了她的注意力。她直起身来，眼睛闪着光，“是吗？不属于人类的？” “有一种嗡嗡声。这是不是刺激了你的神经？” “是，嗯，还有其他的吗？” “没有其他的信息了，”我走到沙发前面，一屁股坐了下去，老老实实地回答，“这仅仅是一个传闻。而且，即使有什么大的事情发生，也不值得如此令人激动，不是吗？用不了两个月，我们都将在空间站里了。” “冰下面...?"珍妮思考着，“无论这个东西是不是人造物，至少有一点可以肯定，它已经有一段历史了。这会促使我们思考一些大的问题，不是吗？人类的历史，我们从哪里来，我们到哪里去。” “人类的起源和前进的方向，对。”我说，“这使我想起了发生在我的第一份工作期间的一些事情...” <HR>那是一个阴天，我正在和温迪谈话。她是我的邻居...也就是说，我们的卧室相邻。 “对了,"我说，“我听说Stroustrup之所以命名这种语言为C++，是因为它是在C语言的基础上增加了一些东西，对吗？” “是这样的，”温迪说，“如果你再仔细考究一下这个名称的语义，你能想到什么呢？” 一阵迷惘后，我只能摇摇头：“愿闻其详。” “你看，它使用了后缀形式的自增运算，意思是‘拿来C语言，增强它的功能，但还用原来的。'"我们一起笑了起来。 “一个不高明的玩笑。”Guru的声音把我们都吓了一跳。我们转过身，我有点紧张，但还是发现了一件不同寻常的事情：Guru的蓝眼睛里闪着光。她接着说：“对这个被你们嘲弄的语言，你们知道它的历史吗？” 我放松下来，很快答道：“您的意思是...” Guru 合上了手中的书--从封面上看是一本D&E[1]。她微微抬头，眼睛注视着远方然后开始慷慨陈词，像唱歌一样，瘦弱的身体随着演讲内容起伏晃动： “最初，计算机语言非常混乱，高级语言根本不存在，连固定的语言形式也没有。贝尔实验室的Richard Martin在使用了计算机语言的过程中意识到了高级语言的必要性。他深入地研究后，开发出了他认为不错的BCPL语言。 “然后Ken Thompson使用了BCPL，虽然他觉得很不错，但他认为如果想在一台PDP-7上使用BCPL，就必须精简BCPL。Ken Thompson深入地研究后，他开发出了一门新的语言，命名为B，它是BCPL的一个简化版本，他认为这是一门很好的语言。 “然而B语言没有类型的概念。Dennis Ritchie意识到了这一点，他深入研究后，对B语言进行了扩展。Ritchie 添加了结构和类型，他把这门语言叫作C语言,因为C是B的下一个字母，无论是在字母表还是在BCPL中。Ritchie 认为这门语言已经相当好了，但是他并不满足，继续投入大量的心血和汗水去完善这门语言。在1978年，Brian Kernighan 和Dennis Ritchie合作出版了《The C Programming Language.》[3]这为人们带来了很多的喜悦，人们看到了C的美妙，‘耶，这门语言真的很棒！’人们纷纷议论。 “C语言很快流传开来。新的特征不断的被添加，但并不是被所有的编译器厂商支持。人们开始感到沮丧，开始呼吁“我们需要标准C！” ANSI响应了这一要求，在1989年ANSI 宣布," 请注意，我将给所有的程序员带来快乐。因为在今天，C的标准X3.159-1989将诞生."接着ISO采纳了这一标准，发布了ISO/IEC 9899-1990。这又一次为人们带来喜悦。 “事情在进一步发展，早在C标准被发布之前，Bjarne Stroustrup就已经致力于改善C语言。Stroustrup致力于在C语言里增加类、函数参数类型检查和其他的一些优秀的特征。他继续深入，于1980年发布了'C With Classes.'这为人们带来了更多的喜悦和兴奋。 Stroustrup 并没有止步不前。他在对C语言做了很大的改变后，产生了一门新的语言，他命名这门语言为C++，就是C的增强的意思。他继续努力，在1986年出版了《The C++ Programming Language》,这再一次为人们带来了喜悦。 "象所有的事物一样，C++语言也在不断的进化着。模板，异常处理（exception handling）以及其它的特征陆续被添加到C++中，人们再次为新事物而兴奋。 “然而人们又开始抱怨了。那时候，不同的编译器开发商使用不同的解决方案支持模板和异常以及其它的特征，甚至有些开发商拒绝支持这些新特性。因此ISO又行动了，在1998年----克林顿上台后第六年，克雷蒂安成了除魁北克人之外所有加拿大人的总理。莱温斯基成了媒体的大红人，因为没有第二个辛普森诞生，那年没有什么大的新闻----在九月的第一天，ISO 宣布“ 请注意，我将给所有的程序员带来快乐的消息。因为在今天，C++的标准ISO/IEC 14882:1998(E)将诞生。”接着ANSI接受了这一建议，在七月的二十七号发布了几乎相同的标准，甚至早于ISO标准的发布，有时候事情就是这样。这又一次为人们带来喜悦，“啊，太好了，我们可以踩在巨人的肩膀上前进了”大家是这样欢呼的。 故事并未结束，当时Patrick Naughton为Sun Microsystems工作了一段时间后，深感厌烦，想离开Sun ，寻求新的发展。然而公司挽留了他，‘你可以拥有一支开发队伍，只要你愿意，一切都可以由你指挥，但要给我们带来点酷的东西。’于是一个名叫Green的团队产生了。 Green小组孤独地在荒野上不断的探索。他们寻求一种可用于嵌入式设备的面向对象语言，他们一开始在C++的基础上修改，但是C++的庞大使之无法满足他们的需要，于是他们在C++的基础上创建了一门新的语言Oak----这个命名仅仅因为James Gosling看到了相窗外的一颗橡树（Oak）。开发队伍仔细审视了这门语言，认为它相当的好。 也是在那个时代，美国巨型计算机应用中心开发出了Mosaic，这为我们带来了令人兴奋的WWW。随后Bill Joy试图公开Oak的源代码，使Oak能使用于网页浏览。Sun审视了这个想法，觉得不错，但Oak这个商标已经被人占用，所以Sun把这门新语言称为Java，并发布了《the Java programming Language》。这又一次使人们激动,"耶！我们又有了一个真正与开发平台无关的语言！我们认为，这真是太酷了!" Guru 结束了她的演讲，把目光转向了我，“年轻人，这就是C语言家族的故事。”她轻轻的把遮住耳朵的一缕灰发拨开，静穆的站了一会儿，重新低下了头，打开她的D&E，静静的走开了。 我被震住了，呆呆的站了好一会才看了看温迪。 “嗨，不要看我，”温迪耸了耸肩，“你会慢慢熟悉她的。她是我共事过的程序员中最好的。” 我几乎不能相信。我试图想记起装有我的软盘放在哪了。 <HR>珍妮开玩笑似的笑了起来：“你花了多少时间----工作还是思考如何离她远点？” “是的，”我傻笑了一下。那不是我最后一次同珍妮谈论关于Guru或者其它更令人高兴的的话题， <HR><H3>[注释] </H3>1. B. Stroustrup, The Design and Evolution of C++ (Addison-Wesley, 1994) ISBN 0201543303. 2. See http://cm.bell-labs.com/cm/cs/who/dmr/chist.html for alternate etymologies of "B". 3. B. Kernighan and D. Ritchie, The C Programming Language, 2nd edition (Prentice Hall, 1998) ISBN 0131103709. 4. B. Stroustrup, The C++ Programming Language, Special Edition (Addison-Wesley, 2000) ISBN 0201700735. <HR><H3>[参考书]</H3>M. Ellis and B. Stroustrup, The Annotated C++ Reference Manual (Addison-Wesley, 1990) ISBN 0201514591. J. English, <a href="http://java.sun.com/nav/whatis/storyofjava.html" target="_blank" >The Story of the Java Platform. </A>D. Ritchie, <a href="http://cm.bell-labs.com/cm/cs/who/dmr/chist.html" target="_blank" >The Development of the C Language.</A> B. Stroustrup, The Design and Evolution of C++ (Addison-Wesley, 1994) ISBN 0201543303. <HR><H3>[建议阅读]</H3>D. Bank, <a href="http://www.wired.com/wired/archive/3.12/java.saga.html" target="_blank" >The Java Saga.</A> M. O'Connell, <a href="http://www.sunworld.com/swol-07-1995/swol-07-java.html" target="_blank" >Java: The Inside Story.</A>

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