高质量C++/C编程指南（三）
整理：Ackarlix
l l 【规则4-2-1】不要编写太复杂的复合表达式。
例如：
i = a >= b && c < d && c + f <= g + h ; // 复合表达式过于复杂
l l 【规则4-2-2】不要有多用途的复合表达式。
例如：
d = (a = b + c) + r ;
该表达式既求a值又求d值。应该拆分为两个独立的语句：
a = b + c;
d = a + r;
l l 【规则4-2-3】不要把程序中的复合表达式与“真正的数学表达式”混淆。
例如：
if (a < b < c) // a < b < c是数学表达式而不是程序表达式
并不表示
if ((a<b) && (b<c))
而是成了令人费解的
if ( (a<b)<c )
if语句是C++/C语言中最简单、最常用的语句，然而很多程序员用隐含错误的方式写if语句。本节以“与零值比较”为例，展开讨论。
4.3.1 布尔变量与零值比较
l l 【规则4-3-1】不可将布尔变量直接与TRUE、FALSE或者1、0进行比较。
根据布尔类型的语义，零值为“假”（记为FALSE），任何非零值都是“真”（记为TRUE）。TRUE的值究竟是什么并没有统一的标准。例如Visual C++ 将TRUE定义为1，而Visual Basic则将TRUE定义为-1。
假设布尔变量名字为flag，它与零值比较的标准if语句如下：
if (flag) // 表示flag为真
if (!flag) // 表示flag为假
其它的用法都属于不良风格，例如：
if (flag == TRUE)
if (flag == 1 )
if (flag == FALSE)
if (flag == 0)
4.3.2 整型变量与零值比较
l l 【规则4-3-2】应当将整型变量用“==”或“！=”直接与0比较。
假设整型变量的名字为value，它与零值比较的标准if语句如下：
if (value == 0)
if (value != 0)
不可模仿布尔变量的风格而写成
if (value) // 会让人误解 value是布尔变量
if (!value)
4.3.3 浮点变量与零值比较
l l 【规则4-3-3】不可将浮点变量用“==”或“！=”与任何数字比较。
千万要留意，无论是float还是double类型的变量，都有精度限制。所以一定要避免将浮点变量用“==”或“！=”与数字比较，应该设法转化成“>=”或“<=”形式。
假设浮点变量的名字为x，应当将
if (x == 0.0) // 隐含错误的比较
转化为
if ((x>=-EPSINON) && (x<=EPSINON))
其中EPSINON是允许的误差（即精度）。
4.3.4 指针变量与零值比较
l l 【规则4-3-4】应当将指针变量用“==”或“！=”与NULL比较。
指针变量的零值是“空”（记为NULL）。尽管NULL的值与0相同，但是两者意义不同。假设指针变量的名字为p，它与零值比较的标准if语句如下：
if (p == NULL) // p与NULL显式比较，强调p是指针变量
if (p != NULL)
不要写成
if (p == 0) // 容易让人误解p是整型变量
if (p != 0)
或者
if (p) // 容易让人误解p是布尔变量
if (!p)
4.3.5 对if语句的补充说明
有时候我们可能会看到 if (NULL == p) 这样古怪的格式。不是程序写错了，是程序员为了防止将 if (p == NULL) 误写成 if (p = NULL)，而有意把p和NULL颠倒。编译器认为 if (p = NULL) 是合法的，但是会指出 if (NULL = p)是错误的，因为NULL不能被赋值。
程序中有时会遇到if/else/return的组合，应该将如下不良风格的程序
if (condition)
return x;
return y;
改写为
if (condition)
{
return x;
}
else
{
return y;
}
或者改写成更加简练的
return (condition ? x : y);
4.4 循环语句的效率
C++/C循环语句中，for语句使用频率最高，while语句其次，do语句很少用。本节重点论述循环体的效率。提高循环体效率的基本办法是降低循环体的复杂性。
l l 【建议4-4-1】在多重循环中，如果有可能，应当将最长的循环放在最内层，最短的循环放在最外层，以减少CPU跨切循环层的次数。例如示例4-4(b)的效率比示例4-4(a)的高。
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for (row=0; row<100; row++)
{
for ( col=0; col<5; col++ )
{
sum = sum + a[row][col];
}
}
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for (col=0; col<5; col++ )
{
for (row=0; row<100; row++)
{
sum = sum + a[row][col];
}
}
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示例4-4(a) 低效率：长循环在最外层 示例4-4(b) 高效率：长循环在最内层
l l 【建议4-4-2】如果循环体内存在逻辑判断，并且循环次数很大，宜将逻辑判断移到循环体的外面。示例4-4(c)的程序比示例4-4(d)多执行了N-1次逻辑判断。并且由于前者老要进行逻辑判断，打断了循环“流水线”作业，使得编译器不能对循环进行优化处理，降低了效率。如果N非常大，最好采用示例4-4(d)的写法，可以提高效率。如果N非常小，两者效率差别并不明显，采用示例4-4(c)的写法比较好，因为程序更加简洁。
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for (i=0; i<N; i++)
{
if (condition)
DoSomething();
else
DoOtherthing();
}
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if (condition)
{
for (i=0; i<N; i++)
DoSomething();
}
else
{
for (i=0; i<N; i++)
DoOtherthing();
}
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表4-4(c) 效率低但程序简洁 表4-4(d) 效率高但程序不简洁
4.5 for 语句的循环控制变量
l l 【规则4-5-1】不可在for 循环体内修改循环变量，防止for 循环失去控制。
l l 【建议4-5-1】建议for语句的循环控制变量的取值采用“半开半闭区间”写法。
示例4-5(a)中的x值属于半开半闭区间“0 =< x < N”，起点到终点的间隔为N，循环次数为N。
示例4-5(b)中的x值属于闭区间“0 =< x <= N-1”，起点到终点的间隔为N-1，循环次数为N。
相比之下，示例4-5(a)的写法更加直观，尽管两者的功能是相同的。
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for (int x=0; x<N; x++)
{
…
}
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for (int x=0; x<=N-1; x++)
{
…
}
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示例4-5(a) 循环变量属于半开半闭区间 示例4-5(b) 循环变量属于闭区间
有了if语句为什么还要switch语句？
switch是多分支选择语句，而if语句只有两个分支可供选择。虽然可以用嵌套的if语句来实现多分支选择，但那样的程序冗长难读。这是switch语句存在的理由。
switch语句的基本格式是：
switch (variable)
{
case value1 : …
break;
case value2 : …
break;
…
default : …
break;
}
l l 【规则4-6-1】每个case语句的结尾不要忘了加break，否则将导致多个分支重叠（除非有意使多个分支重叠）。
l l 【规则4-6-2】不要忘记最后那个default分支。即使程序真的不需要default处理，也应该保留语句 default : break; 这样做并非多此一举，而是为了防止别人误以为你忘了default处理。
4.7 goto语句
自从提倡结构化设计以来，goto就成了有争议的语句。首先，由于goto语句可以灵活跳转，如果不加限制，它的确会破坏结构化设计风格。其次，goto语句经常带来错误或隐患。它可能跳过了某些对象的构造、变量的初始化、重要的计算等语句，例如：
goto state;
String s1, s2; // 被goto跳过
int sum = 0; // 被goto跳过
…
state:
…
如果编译器不能发觉此类错误，每用一次goto语句都可能留下隐患。
很多人建议废除C++/C的goto语句，以绝后患。但实事求是地说，错误是程序员自己造成的，不是goto的过错。goto 语句至少有一处可显神通，它能从多重循环体中咻地一下子跳到外面，用不着写很多次的break语句; 例如
{ …
{ …
{ …
goto error;
}
}
}
error:
…
就象楼房着火了，来不及从楼梯一级一级往下走，可从窗口跳出火坑。所以我们主张少用、慎用goto语句，而不是禁用。
常量是一种标识符，它的值在运行期间恒定不变。C语言用 #define来定义常量（称为宏常量）。C++ 语言除了 #define外还可以用const来定义常量（称为const常量）。
5.1 为什么需要常量
如果不使用常量，直接在程序中填写数字或字符串，将会有什么麻烦？
（1） （1） 程序的可读性（可理解性）变差。程序员自己会忘记那些数字或字符串是什么意思，用户则更加不知它们从何处来、表示什么。
（2） （2） 在程序的很多地方输入同样的数字或字符串，难保不发生书写错误。
（3） （3） 如果要修改数字或字符串，则会在很多地方改动，既麻烦又容易出错。
l l 【规则5-1-1】尽量使用含义直观的常量来表示那些将在程序中多次出现的数字或字符串。
例如：
#define MAX 100 /* C语言的宏常量 */
const int MAX = 100; // C++ 语言的const常量
const float PI = 3.14159; // C++ 语言的const常量
C++ 语言可以用const来定义常量，也可以用 #define来定义常量。但是前者比后者有更多的优点：
（1） （1） const常量有数据类型，而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查。而对后者只进行字符替换，没有类型安全检查，并且在字符替换可能会产生意料不到的错误（边际效应）。
（2） （2） 有些集成化的调试工具可以对const常量进行调试，但是不能对宏常量进行调试。
l l 【规则5-2-1】在C++ 程序中只使用const常量而不使用宏常量，即const常量完全取代宏常量。
5.3 常量定义规则
l l 【规则5-3-1】需要对外公开的常量放在头文件中，不需要对外公开的常量放在定义文件的头部。为便于管理，可以把不同模块的常量集中存放在一个公共的头文件中。
l l 【规则5-3-2】如果某一常量与其它常量密切相关，应在定义中包含这种关系，而不应给出一些孤立的值。
例如：
const float RADIUS = 100;
const float DIAMETER = RADIUS * 2;
5.4 类中的常量
有时我们希望某些常量只在类中有效。由于#define定义的宏常量是全局的，不能达到目的，于是想当然地觉得应该用const修饰数据成员来实现。const数据成员的确是存在的，但其含义却不是我们所期望的。const数据成员只在某个对象生存期内是常量，而对于整个类而言却是可变的，因为类可以创建多个对象，不同的对象其const数据成员的值可以不同。
不能在类声明中初始化const数据成员。以下用法是错误的，因为类的对象未被创建时，编译器不知道SIZE的值是什么。
class A
{…
const int SIZE = 100; // 错误，企图在类声明中初始化const数据成员
int array[SIZE]; // 错误，未知的SIZE
};
const数据成员的初始化只能在类构造函数的初始化表中进行，例如
class A
{…
A(int size); // 构造函数
const int SIZE ;
};
A::A(int size) : SIZE(size) // 构造函数的初始化表
{
…
}
A a(100); // 对象 a 的SIZE值为100
A b(200); // 对象 b 的SIZE值为200
怎样才能建立在整个类中都恒定的常量呢？别指望const数据成员了，应该用类中的枚举常量来实现。例如
class A
{…
enum { SIZE1 = 100, SIZE2 = 200}; // 枚举常量
int array1[SIZE1];
int array2[SIZE2];
};
枚举常量不会占用对象的存储空间，它们在编译时被全部求值。枚举常量的缺点是：它的隐含数据类型是整数，其最大值有限，且不能表示浮点数（如PI=3.14159）。
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容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，初学者常常迷惑不解，容易引起混乱，请先阅读6.6节“引用与指针的比较”。
6.1 参数的规则
l 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。如果函数没有参数，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 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。如果把参数名字起为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。
如果将函数声明为：
void StringCopy(char *strSource, char *strDestination);
别人在使用时可能会不假思索地写成如下形式：
char str[20];
StringCopy(str, “Hello World”); // 参数顺序颠倒
l l 【规则6-1-3】如果参数是指针，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 l 【规则6-1-4】如果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 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。如果参数太多，在使用时容易将参数类型或顺序搞错。
² 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 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，却容易被误解为void类型。
C++语言有很严格的类型安全检查，不允许上述情况发生。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。如果函数没有返回值，那么应声明为void类型。
l 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]，如果宏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 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。但如果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);