Скотт Майерс - Эффективное использование C++. 55 верных способов улучшить структуру и код ваших программ

Кэти Рид учила меня программированию в 1971 году, и я рад, что мы остаемся друзьями по сей день. Дональд Френч нанял меня и Моисея Лежтера для разработки учебных материалов по C++ в 1989 году (что заставило меня действительно изучить C++), а в 1991 году он привлек меня к презентации их на компьютере Stratus. Тогда студенты подвигли меня написать то, что впоследствии стало первой редакцией этой книги. Дон также познакомил меня с Джоном Вайтом, который согласился опубликовать ее.

Моя жена, Нэнси Л. Урбано, продолжает поощрять мое писательство, даже после семи изданных книг, адаптации их для CD и диссертации. Она обладает невероятным терпением. Без нее я бы никогда не смог сделать то, что сделал.

От начала до конца наша собака Персефона была моим бескорыстным компаньоном. К сожалению, в большей части проекта она участвовала, уже находясь в погребальной урне. Нам ее очень не хватает.

Я написал первый вариант книги «Эффективное использование C++» в 1991 г. Когда в 1997 г. настало время для второго издания, я существенно обновил материал, но, не желая смутить читателей, знакомых с первым изданием, постарался сохранить существующую структуру: 48 из оригинальных 50 правил остались по сути неизменными. Если сравнивать книгу с домом, то второе издание было похоже на косметический ремонт – переклейку обоев, окраску в другие цвета и замену осветительных приборов.

В третьем издании я решился на гораздо большее. (Был момент, когда хотелось перестроить заново все, начиная с фундамента.) Язык C++ с 1991 года изменился очень сильно, и цели этой книги – выявить все наиболее важное и представить в виде компактного сборника рекомендаций – уже не отвечал набору правил, сформулированных 15 лет назад. В 1991 году было резонно предполагать, что на язык С++ переходят программисты, имеющие опыт работы с С. Теперь же к ним с равной вероятностью можно отнести и тех, кто раньше писал на языках Java или C#. В 1991 году наследование и объектно-ориентированное программирование были чем-то новым для большинства программистов. Теперь же это – хорошо известные концепции, а областями, в разъяснении которых люди нуждаются в большей степени, стали исключения, шаблоны и обобщенное программирование теми. В 1991 году никто не слышал о паттернах проектирования. Теперь без их упоминания вообще трудно обсуждать программные системы. В 1991 году работа над формальным стандартом C++ только начиналась, теперь этому стандарту уже 8 лет, и ведется работа над следующей версией.

Чтобы учесть все эти изменения, я решил начать с чистого листа и спросил себя: «Какие советы стоит дать практикующим программистам C++ в 2005 году?» В результате и появился набор правил, включенных в новое издание. Эта книга включает новые главы по программированию с применением шаблонов и управлению ресурсами. Фактически шаблоны красной нитью проходят через весть текст, поскольку мало что в современном C++ обходится без них. В книгу включен также материал по программированию при наличии исключений, паттернам проектирования и новым библиотечным средствам, описанным в документе «Technical Report 1» (TR1) (этот документ рассматривается в правиле 54). Признается также тот факт, что подходы и методы, которые хорошо работают в однопоточных системах, могут быть неприменимы к многопоточным. Больше половины материалов этого издания – новые темы. Однако значительная часть основополагающей информации из второго издания остается актуальной, поэтому я нашел способ в той или иной форме повторить ее (соответствие между правилами второго и третьего изданий вы найдете в приложении B).

Я старался по мере сил сделать эту книгу максимально полезной, но, конечно, не считаю ее безупречной. Если вам покажется, что какие-то из приведенных правил нельзя считать универсально применимыми, что есть лучший способ решить сформулированную задачу либо что обсуждение некоторых технических вопросов недостаточно ясно, неполно, может ввести в заблуждение, пожалуйста, сообщите мне. Если вы обнаружите ошибки любого рода – технические, грамматические, типографские, – любые, – напишите мне и об этом. При выпуске следующего тиража я с удовольствием упомяну каждого, кто обратит мое внимание на какую-то проблему.

Несмотря на то что в новом издании количество правил увеличено до 55, конечно, нельзя сказать, что рассмотрены все и всяческие вопросы. Но сформулировать набор таких правил, которых следует придерживаться почти во всех приложениях почти всегда, труднее, чем может показаться на первый взгляд. Если у вас есть предложения по поводу того, что стоило бы включить еще, я с удовольствием их рассмотрю.

Начиная с момента выхода в свет первого издания этой книги, я вел перечень изменений, в котором отражены исправления ошибок, уточнения и технические обновления. Он доступен на Web-странице «Effective C++ Errata» по адресу http://aristeia.com/BookErrata/ec++3e-errata.html. Если вы хотите получать уведомления при обновлении этого перечня, присоединяйтесь к моему списку рассылки. Я использую его для того, чтобы делать объявления, которые, вероятно, заинтересуют людей, следящих за моей профессиональной деятельностью. Подробности см. на http://aristeia.com/MailingList.

Скотт Дуглас Мэйерс

http://aristeia.com/

Стаффорд, Орегон, апрель 2005

Одно дело – изучать фундаментальные основы языка, и совсем другое – учиться проектировать и реализовывать эффективные программы. В особенности это касается C++, известного необычайно широкими возможностями и выразительностью. Работа на C++ при правильном его использовании способна доставить удовольствие. Самые разные проекты могут получить непосредственное выражение и эффективную реализацию. Тщательно выбранный и грамотно реализованный набор классов, функций и шаблонов поможет сделать программу простой, интуитивно понятной, эффективной и практически не содержащей ошибок. При наличии определенных навыков написание эффективных программ на C++ – совсем не трудное дело. Однако при неразумном использовании C++ может давать непонятный, сложный в сопровождении и попросту неправильный код.

Цель этой книги – показать вам, как применять C++ эффективно. Я исхожу из того, что вы уже знакомы с C++ как языком программирования, а также имеете некоторый опыт работы с ним. Я предлагаю вашему вниманию рекомендации по применению этого языка, следование которым позволит сделать ваши программы понятными, простыми в сопровождении, переносимыми, расширяемыми, эффективными и работающими в соответствии с ожиданиями.

Предлагаемые советы можно разделить на две категории: общая стратегия проектирования и практическое использование отдельных языковых конструкций. Обсуждение вопросов проектирования призвано помочь вам сделать выбор между различными подходами к решению той или иной задачи на C++. Что выбрать: наследование или шаблоны? Открытое или закрытое наследование? Закрытое наследование или композицию? Функции-члены или свободные функции? Передачу по значению или по ссылке? Важно принять правильное решение с самого начала, поскольку последствия неудачного выбора могут никак не проявляться, пока не станет слишком поздно, а переделывать будет трудно, долго и дорого.