Google C++ 程式設計風格指南：來自 Google 的奇技

readthedocs發表於2017-02-03
GoC++程式設計

Google 用了很多自己實現的技巧 / 工具使 C++ 程式碼更加健壯, 我們使用 C++ 的方式可能和你在其它地方見到的有所不同.

4.1. 所有權與智慧指標

動態分配出的物件最好有單一且固定的所有主（onwer）, 且通過智慧指標傳遞所有權（ownership）.

定義：

所有權是一種登記／管理動態記憶體和其它資源的技術。動態分配出的物件的所有主是一個物件或函式，後者負責確保當前者無用時就自動銷燬前者。所有權有時可以共享，那麼就由最後一個所有主來負責銷燬它。甚至也可以不用共享，在程式碼中直接把所有權傳遞給其它物件。

其實您可以把智慧指標當成一個過載了 * 和 -> 的「物件」來看。智慧指標型別被用來自動化所有權的登記工作，來確保執行銷燬義務到位。std::unique_ptr 是 C++11 新推出的一種智慧指標型別，用來表示動態分配出的物件的「獨一無二」所有權；當 std::unique_ptr 離開作用域，物件就會被銷燬。不能複製 std::unique_ptr, 但可以把它移動（move）給新所有主。std::shared_ptr 同樣表示動態分配物件的所有權，但可以被共享，也可以被複制；物件的所有權由所有複製者共同擁有，最後一個複製者被銷燬時，物件也會隨著被銷燬。

優點：

  • 如果沒有清晰、邏輯條理的所有權安排，不可能管理好動態分配的記憶體。
  • 傳遞物件的所有權，開銷比複製來得小，如果可以複製的話。
  • 傳遞所有權也比「借用」指標或引用來得簡單，畢竟它大大省去了兩個使用者一起協調物件生命週期的工作。
  • 如果所有權邏輯條理，有文件且不亂來的話，可讀性很棒。
  • 可以不用手動完成所有權的登記工作，大大簡化了程式碼，也免去了一大波錯誤之惱。
  • 對於 const 物件來說，智慧指標簡單易用，也比深度複製高效。

缺點：

  • 不得不用指標（不管是智慧的還是原生的）來表示和傳遞所有權。指標語義可要比值語義複雜得許多了，特別是在 API 裡：您不光要操心所有權，還要顧及別名，生命週期，可變性（mutability）以及其它大大小小問題。
  • 其實值語義的開銷經常被高估，所以就所有權的效能來說，可不能光只考慮可讀性以及複雜性。
  • 如果 API 依賴所有權的傳遞，就會害得客戶端不得不用單一的記憶體管理模型。
  • 銷燬資源並回收的相關程式碼不是很明朗。
  • std::unique_ptr 的所有權傳遞原理是 C++11 的 move 語法，後者畢竟是剛剛推出的，容易迷惑程式設計師。
  • 如果原本的所有權設計已經夠完善了，那麼若要引入所有權共享機制，可能不得不重構整個系統。
  • 所有權共享機制的登記工作在執行時進行，開銷可能相當不小。
  • 某些極端情況下，所有權被共享的物件永遠不會被銷燬，比如引用死迴圈（cyclic references）。
  • 智慧指標並不能夠完全代替原生指標。

決定：

如果必須使用動態分配，傾向於保持分配者的所有權。如果其他地方要使用這個物件，最好傳遞它的拷貝，或者傳遞一個不用改變所有權的指標或引用。傾向於使用 std::unique_ptr 來明確所有權傳遞，例如：

std::unique_ptr<Foo> FooFactory();
void FooConsumer(std::unique_ptr<Foo> ptr);

避免使用共享所有權。如果對效能要求很高，並且操作的物件是不可變的（比如說 std::shared_ptr<const Foo> ），這時可以用共享所有權來避免昂貴的拷貝操作。如果確實要使用共享所有權，傾向於使用 std::shared_ptr 。

不要在新程式碼中使用 scoped_ptr `` ，除非你必須相容老版本的C++。總是用 ``std::unique_ptr 代替 std::auto_ptr 。

4.2. cpplint

使用 cpplint.py 檢查風格錯誤.

cpplint.py 是一個用來分析原始檔, 能檢查出多種風格錯誤的工具. 它不併完美, 甚至還會漏報和誤報, 但它仍然是一個非常有用的工具. 在行尾加 // NOLINT, 或在上一行加 // NOLINTNEXTLINE, 可以忽略報錯。

某些專案會指導你如何使用他們的專案工具執行 cpplint.py. 如果你參與的專案沒有提供, 你可以單獨下載 cpplint.py.

譯者（acgtyrant）筆記

  1. 把智慧指標當成物件來看待的話，就很好領會它與所指物件之間的關係了。
  2. 原來 Rust 的 Ownership 思想是受到了 C++ 智慧指標的很大啟發啊。
  3. scoped_ptr 和 auto_ptr 已過時。 現在是 shared_ptr 和 uniqued_ptr 的天下了。
  4. 按本文來說，似乎除了智慧指標，還有其它所有權機制，值得留意。
  5. Arch Linux 使用者注意了，AUR 有對 cpplint 打包。

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