WEB开发网
开发学院软件开发C++ 高质量C++/C编程指南 -- 第6章 函数设计 阅读

高质量C++/C编程指南 -- 第6章 函数设计

 2008-03-08 21:55:22 来源:WEB开发网   
核心提示:第6章 函数设计函数是C++/C程序的基本功能单元,其重要性不言而喻,高质量C++/C编程指南 -- 第6章 函数设计,函数设计的细微缺点很轻易导致该函数被错用,所以光使函数的功能正确是不够的,还是出现在断言中,幸运的是这个问题很好解决,本章重点论述函数的接口设计和内部实现的一些规则, 函数接口的两个要素是参数和返回值

  第6章 函数设计
函数是C++/C程序的基本功能单元,其重要性不言而喻。函数设计的细微缺点很轻易导致该函数被错用,所以光使函数的功能正确是不够的。本章重点论述函数的接口设计和内部实现的一些规则。 函数接口的两个要素是参数和返回值。C语言中,函数的参数和返回值的传递方式有两种:值传递(pass by value)和指针传递(pass by pointer)。C++ 语言中多了引用传递(pass by reference)。由于引用传递的性质象指针传递,而使用方式却象值传递,初学者经常迷惑不解,轻易引起混乱,请先阅读6.6节“引用与指针的比较”。 6.1 参数的规则
l 【规则6-1-1】参数的书写要完整,不要贪图省事只写参数的类型而省略参数名字。假如函数没有参数,则用void填充。 例如: void SetValue(int width, int height); // 良好的风格 void SetValue(int, int); // 不良的风格 float GetValue(void); // 良好的风格 float GetValue(); // 不良的风格 l 【规则6-1-2】参数命名要恰当,顺序要合理。 例如编写字符串拷贝函数StringCopy,它有两个参数。假如把参数名字起为str1和str2,例如 void StringCopy(char *str1, char *str2); 那么我们很难搞清楚究竟是把str1拷贝到str2中,还是刚好倒过来。 可以把参数名字起得更有意义,如叫strSource和strDestination。这样从名字上就可以看出应该把strSource拷贝到strDestination。 还有一个问题,这两个参数那一个该在前那一个该在后?参数的顺序要遵循程序员的习惯。一般地,应将目的参数放在前面,源参数放在后面。 假如将函数声明为: void StringCopy(char *strSource, char *strDestination); 别人在使用时可能会不假思考地写成如下形式: char str[20]; StringCopy(str, “Hello World”); // 参数顺序颠倒 l 【规则6-1-3】假如参数是指针,且仅作输入用,则应在类型前加const,以防止该指针在函数体内被意外修改。 例如: void StringCopy(char *strDestination,const char *strSource); l 【规则6-1-4】假如输入参数以值传递的方式传递对象,则宜改用“const &”方式来传递,这样可以省去临时对象的构造和析构过程,从而提高效率。 2 【建议6-1-1】避免函数有太多的参数,参数个数尽量控制在5个以内。假如参数太多,在使用时轻易将参数类型或顺序搞错。 2 【建议6-1-2】尽量不要使用类型和数目不确定的参数。 C标准库函数PRintf是采用不确定参数的典型代表,其原型为: int printf(const chat *format[, argument]…); 这种风格的函数在编译时丧失了严格的类型安全检查。 6.2 返回值的规则
l 【规则6-2-1】不要省略返回值的类型。 C语言中,凡不加类型说明的函数,一律自动按整型处理。这样做不会有什么好处,却轻易被误解为void类型。 C++语言有很严格的类型安全检查,不答应上述情况发生。由于C++程序可以调用C函数,为了避免混乱,规定任何C++/ C函数都必须有类型。假如函数没有返回值,那么应声明为void类型。 l 【规则6-2-2】函数名字与返回值类型在语义上不可冲突。 违反这条规则的典型代表是C标准库函数getchar。 例如: char c; c = getchar(); if (c == EOF) … 按照getchar名字的意思,将变量c声明为char类型是很自然的事情。但不幸的是getchar的确不是char类型,而是int类型,其原型如下: int getchar(void); 由于c是char类型,取值范围是[-128,127],假如宏EOF的值在char的取值范围之外,那么if语句将总是失败,这种“危险”人们一般哪里料得到!导致本例错误的责任并不在用户,是函数getchar误导了使用者。 l 【规则6-2-3】不要将正常值和错误标志混在一起返回。正常值用输出参数获得,而错误标志用return语句返回。 回顾上例,C标准库函数的设计者为什么要将getchar声明为令人迷糊的int类型呢?他会那么傻吗? 在正常情况下,getchar的确返回单个字符。但假如getchar碰到文件结束标志或发生读错误,它必须返回一个标志EOF。为了区别于正常的字符,只好将EOF定义为负数(通常为负1)。因此函数getchar就成了int类型。 我们在实际工作中,经常会碰到上述令人为难的问题。为了避免出现误解,我们应该将正常值和错误标志分开。即:正常值用输出参数获得,而错误标志用return语句返回。 函数getchar可以改写成 BOOL GetChar(char *c); 虽然gechar比GetChar灵活,例如 putchar(getchar()); 但是假如getchar用错了,它的灵活性又有什么用呢? 2 【建议6-2-1】有时候函数原本不需要返回值,但为了增加灵活性如支持链式表达,可以附加返回值。 例如字符串拷贝函数strcpy的原型: char *strcpy(char *strDest,const char *strSrc); strcpy函数将strSrc拷贝至输出参数strDest中,同时函数的返回值又是strDest。这样做并非多此一举,可以获得如下灵活性:
char str[20]; int length = strlen( strcpy(str, “Hello World”) ); 2 【建议6-2-2】假如函数的返回值是一个对象,有些场合用“引用传递”替换“值传递”可以提高效率。而有些场合只能用“值传递”而不能用“引用传递”,否则会出错。 例如: class String {… // 赋值函数 String & Operate=(const String &other); // 相加函数,假如没有friend修饰则只许有一个右侧参数 friend String operate+( const String &s1, const String &s2); private: char *m_data; } String的赋值函数operate = 的实现如下: String & String::operate=(const String &other) { if (this == &other) return *this; delete m_data; m_data = new char[strlen(other.data)+1]; strcpy(m_data, other.data); return *this; // 返回的是 *this的引用,无需拷贝过程 } 对于赋值函数,应当用“引用传递”的方式返回String对象。假如用“值传递”的方式,虽然功能仍然正确,但由于return语句要把 *this拷贝到保存返回值的外部存储单元之中,增加了不必要的开销,降低了赋值函数的效率。例如: String a,b,c; … a = b; // 假如用“值传递”,将产生一次 *this 拷贝 a = b = c; // 假如用“值传递”,将产生两次 *this 拷贝 String的相加函数operate + 的实现如下: String operate+(const String &s1, const String &s2) { String temp; delete temp.data; // temp.data是仅含‘\0’的字符串 temp.data = new char[strlen(s1.data) + strlen(s2.data) +1]; strcpy(temp.data, s1.data); strcat(temp.data, s2.data); return temp; } 对于相加函数,应当用“值传递”的方式返回String对象。假如改用“引用传递”,那么函数返回值是一个指向局部对象temp的“引用”。由于temp在函数结束时被自动销毁,将导致返回的“引用”无效。例如: c = a + b; 此时 a + b 并不返回期望值,c什么也得不到,流下了隐患。 6.3 函数内部实现的规则
不同功能的函数其内部实现各不相同,看起来似乎无法就“内部实现”达成一致的观点。但根据经验,我们可以在函数体的“入口处”和“出口处”从严把关,从而提高函数的质量。 l 【规则6-3-1】在函数体的“入口处”,对参数的有效性进行检查。 很多程序错误是由非法参数引起的,我们应该充分理解并正确使用“断言”(assert)来防止此类错误。详见6.5节“使用断言”。 l 【规则6-3-2】在函数体的“出口处”,对return语句的正确性和效率进行检查。 假如函数有返回值,那么函数的“出口处”是return语句。我们不要轻视return语句。假如return语句写得不好,函数要么出错,要么效率低下。 注重事项如下: (1)return语句不可返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”,因为该内存在函数体结束时被自动销毁。例如 char * Func(void) { char str[] = “hello world”; // str的内存位于栈上 … return str; // 将导致错误 } (2)要搞清楚返回的究竟是“值”、“指针”还是“引用”。 (3)假如函数返回值是一个对象,要考虑return语句的效率。例如 return String(s1 + s2); 这是临时对象的语法,表示“创建一个临时对象并返回它”。不要以为它与“先创建一个局部对象temp并返回它的结果”是等价的,如 String temp(s1 + s2); return temp; 实质不然,上述代码将发生三件事。首先,temp对象被创建,同时完成初始化;然后拷贝构造函数把temp拷贝到保存返回值的外部存储单元中;最后,temp在函数结束时被销毁(调用析构函数)。然而“创建一个临时对象并返回它”的过程是不同的,编译器直接把临时对象创建并初始化在外部存储单元中,省去了拷贝和析构的化费,提高了效率。 类似地,我们不要将 return int(x + y); // 创建一个临时变量并返回它 写成 int temp = x + y; return temp; 由于内部数据类型如int,float,double的变量不存在构造函数与析构函数,虽然该“临时变量的语法”不会提高多少效率,但是程序更加简洁易读。 6.4 其它建议
2 【建议6-4-1】函数的功能要单一,不要设计多用途的函数。 2 【建议6-4-2】函数体的规模要小,尽量控制在50行代码之内。 2 【建议6-4-3】尽量避免函数带有“记忆”功能。相同的输入应当产生相同的输出。 带有“记忆”功能的函数,其行为可能是不可猜测的,因为它的行为可能取决于某种“记忆状态”。这样的函数既不易理解又不利于测试和维护。在C/C++语言中,函数的static局部变量是函数的“记忆”存储器。建议尽量少用static局部变量,除非必需。
2 【建议6-4-4】不仅要检查输入参数的有效性,还要检查通过其它途径进入函数体内的变量的有效性,例如全局变量、文件句柄等。 2 【建议6-4-5】用于出错处理的返回值一定要清楚,让使用者不轻易忽视或误解错误情况。 6.5 使用断言
程序一般分为Debug版本和Release版本,Debug版本用于内部调试,Release版本发行给用户使用。 断言assert是仅在Debug版本起作用的宏,它用于检查“不应该”发生的情况。示例6-5是一个内存复制函数。在运行过程中,假如assert的参数为假,那么程序就会中止(一般地还会出现提示对话,说明在什么地方引发了assert)。 void *memcpy(void *pvTo, const void *pvFrom, size_t size) { assert((pvTo != NULL) && (pvFrom != NULL)); // 使用断言 byte *pBTo = (byte *) pvTo; // 防止改变pvTo的地址 byte *pbFrom = (byte *) pvFrom; // 防止改变pvFrom的地址 while(size -- > 0 ) *pbTo ++ = *pbFrom ++ ; return pvTo; }
示例6-5 复制不重叠的内存块 assert不是一个仓促拼凑起来的宏。为了不在程序的Debug版本和Release版本引起差别,assert不应该产生任何副作用。所以assert不是函数,而是宏。程序员可以把assert看成一个在任何系统状态下都可以安全使用的无害测试手段。假如程序在assert处终止了,并不是说含有该assert的函数有错误,而是调用者出了差错,assert可以帮助我们找到发生错误的原因。 很少有比跟踪到程序的断言,却不知道该断言的作用更让人沮丧的事了。你化了很多时间,不是为了排除错误,而只是为了弄清楚这个错误到底是什么。有的时候,程序员偶然还会设计出有错误的断言。所以假如搞不清楚断言检查的是什么,就很难判定错误是出现在程序中,还是出现在断言中。幸运的是这个问题很好解决,只要加上清楚的注释即可。这本是显而易

Tags:高质量 编程 指南

编辑录入:爽爽 [复制链接] [打 印]
赞助商链接