C++設(shè)計(jì)規(guī)則說(shuō)明
C++語(yǔ)言是一門獨(dú)立的語(yǔ)言,并不是在C語(yǔ)言的基礎(chǔ)上,可以直接學(xué)習(xí)C++不必先從C下手,C++設(shè)計(jì)的目的就是能提供更易用并具有一定承受能力的C++設(shè)計(jì)思想和程序設(shè)計(jì)技術(shù)。
C++在其存在的“當(dāng)時(shí)”那個(gè)時(shí)期必須是有用處的;每一種語(yǔ)言特性必須有一個(gè)有根據(jù)的、明確的實(shí)現(xiàn)方案;總能提供一種變通的方法;能為意欲支持的每一種程序設(shè)計(jì)風(fēng)格提供易于理解的支持方法;不強(qiáng)制于人。
可以注意到,基本規(guī)則的最后三條暗示了兩點(diǎn):對(duì)適用于真實(shí)世界中各種應(yīng)用的便捷工具的強(qiáng)調(diào);對(duì)程序員的技術(shù)和取向(偏好)的充分考慮。從一開(kāi)始,C++面向的就是那些要做實(shí)際項(xiàng)目的程序員。
所謂的“完美”被認(rèn)為是不可能達(dá)到的,這是由于C++用戶在需求、背景和待解決問(wèn)題上存在著太大的不同。況且,在一門通用目的的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的整個(gè)生存期之內(nèi),連對(duì)“完美”一詞的詮釋都可能會(huì)有極大的改變。由此可知,在語(yǔ)言的演化過(guò)程中,來(lái)自用戶的反饋和語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)者們積累的經(jīng)驗(yàn)才是最為重要的。
提供用于程序組織的語(yǔ)言設(shè)施;心口如一(Say what you mean);所有的語(yǔ)言特性必須具有切實(shí)有效的承受能力;開(kāi)啟一個(gè)有用的特性比避免所有的誤用更為重要;能將獨(dú)立開(kāi)發(fā)的部件組合成完整的軟件。
這些技術(shù)中的絕大部分都源自Simua [Dah,1970][Dah,1972][Birtwiste,1979],并通常被作為面向?qū)ο蟪绦?FONT size=+0>設(shè)計(jì)和面向?qū)ο?FONT size=+0>設(shè)計(jì)思想來(lái)討論。然而,C++的設(shè)計(jì)目標(biāo)總還是在于要支持一定范圍內(nèi)的各種程序設(shè)計(jì)風(fēng)格和設(shè)計(jì)思想。這與一般在語(yǔ)言設(shè)計(jì)方面的觀點(diǎn)形成一定對(duì)比。一般在語(yǔ)言設(shè)計(jì)上總是試圖將所有系統(tǒng)內(nèi)建于單獨(dú)一個(gè)被重點(diǎn)支持的、帶有強(qiáng)制性的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格之中(或稱典范paradigm)。
與靜態(tài)型別系統(tǒng)(Static type system)沒(méi)有內(nèi)在的沖突;像對(duì)內(nèi)建(buit-in)型別一樣對(duì)用戶自定義型別提供很好的支持;個(gè)異化(ocaity)行為是可取的;避免產(chǎn)生順序上的依賴關(guān)系;在對(duì)語(yǔ)言產(chǎn)生疑惑時(shí),可以選取其特性中最易掌握的部分;可以因?yàn)椴徽?dāng)?shù)恼Z(yǔ)法使用而產(chǎn)生問(wèn)題(Syntax matters (often in perverse ways))削弱對(duì)預(yù)處理器的使用。
當(dāng)然,這些規(guī)則要具體結(jié)合更多關(guān)于基本目標(biāo)的上下文環(huán)境來(lái)考慮。應(yīng)該注意到的是,在“與C有較高的兼容性”、“不損失效率”以及“具有便捷的可用性來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題”這三個(gè)方面的要求,與在“完整的型別安全性”、“完全的通用性”以及“完善的抽象之美”這三個(gè)方面的要求形成對(duì)立。
C++從Simua中借鑒了用戶自定義型別(cass,§4.1)和類層次機(jī)制。然而,在Simua及許多類似的語(yǔ)言中,其對(duì)用戶自定義型別的支持與其對(duì)內(nèi)建型別的支持存在著根本上的不同。例如,Simua中不允許在棧中為用戶自定義型別的對(duì)象分配空間。
并且只允許通過(guò)指針(這在Simua中稱為引用——reference)來(lái)對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行訪問(wèn)。而相反的,內(nèi)建型別的對(duì)象只在棧中被分配空間,不能在動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配,而且不能使用指針指向它。
這種在對(duì)待內(nèi)建型別與對(duì)待用戶自定義型別上的差異,暗示著對(duì)效率問(wèn)題的嚴(yán)格考慮。比如,當(dāng)作為一個(gè)在動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中被分配的對(duì)象之引用時(shí),如果該對(duì)象屬于自定義型別(比如compex,§4.1),那么就會(huì)為運(yùn)行期及空間帶來(lái)負(fù)荷;
而這些負(fù)荷在有些應(yīng)用中被認(rèn)為是不可接受的。這些正是C++意欲涉足解決的問(wèn)題。同時(shí),在用法上的不同也決定了:不可能在范型程序設(shè)計(jì)中統(tǒng)一對(duì)待那些語(yǔ)義上近似的型別。
在維護(hù)一個(gè)較龐大的程序時(shí),一個(gè)程序員不可避免的會(huì)基于某些不完整的知識(shí)來(lái)對(duì)程序作一些修改,只關(guān)注全部程序代碼中的一小部分。基于此,C++提供了cass(§4)、namespace(§5.2)和訪問(wèn)控制(§4.1),使C++設(shè)計(jì)決策的各異化(ocaity)成為可能。
在基于一趟編譯(one-pass compiation)的語(yǔ)言中,某些順序上的依賴性是不可避免的。例如在C++中,一個(gè)變量或者函數(shù)在其被聲明之前是無(wú)法使用的。然而,C++中類成員的名字規(guī)則和重載解析(overoad resoution)的規(guī)則還是在獨(dú)立于聲明順序的原則下被制定出來(lái),以便將發(fā)生混亂和錯(cuò)誤的可能性降至最低。
[基于低層次程序設(shè)計(jì)的規(guī)則(ow-eve programming support rues)]使用傳統(tǒng)的(笨拙的)連接器(inker);與C語(yǔ)言不存在無(wú)故的不兼容性;不給C++之下層級(jí)的更低層語(yǔ)言留出余地(匯編語(yǔ)言除外);你不會(huì)為你所不使用的部分付出代價(jià)(零負(fù)荷規(guī)則);在產(chǎn)生疑惑時(shí),能提供完全自主控制的途徑。
在C++設(shè)計(jì)中只要在不嚴(yán)重影響其對(duì)強(qiáng)型別檢查(strong type checking)的支持的地方,都盡量做到與C的“source-ink”方式相兼容。除了某些微小的細(xì)節(jié)差別之外,C++將C[Kernighan,1978][Kernighan,1988]作為一個(gè)子集包含了進(jìn)來(lái)。
C++與C的兼容性使得C++程序員立刻就能有一個(gè)完整的語(yǔ)言和工具集可用。還有兩點(diǎn)也很重要,一是有大量關(guān)于C的高質(zhì)量的教學(xué)素材已經(jīng)存在,二是C++程序員可以利用C++與C的兼容性而直接并有效的使用大量現(xiàn)成的程序庫(kù)。
在決定將C作為C++的基礎(chǔ)的時(shí)候,C還沒(méi)有像后來(lái)那樣出類拔萃、炙手可熱,所以在考慮這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候,與C語(yǔ)言所提供的可適應(yīng)性和高效性相比,C語(yǔ)言的流行程度只是個(gè)次要的考慮因素。
然而,與C的兼容性也使得C++在某些語(yǔ)法和語(yǔ)義上保留了C的一些瑕疵之處。比如,C語(yǔ)言的聲明語(yǔ)法就實(shí)在遠(yuǎn)不及優(yōu)美;而其內(nèi)建型別的隱式轉(zhuǎn)換規(guī)則也是混亂無(wú)章法的。還有另一個(gè)大問(wèn)題,就是許多從C轉(zhuǎn)向C++的程序員并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到,代碼質(zhì)量上的顯著提高只能通過(guò)在程序C++設(shè)計(jì)風(fēng)格上的顯著改變來(lái)達(dá)到。
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