C++的程式設計指南
序言：每天更新C++的內容
一、檔案結構
每個C++/C程式通常分為兩個檔案。一個檔案用於儲存程式的宣告（declaration），稱為標頭檔案。另一個檔案用於儲存程式的實現（implementation），稱為定義（definition）檔案。
C++/C程式的標頭檔案以“.h”為字尾，C程式的定義檔案以“.c”為字尾，C++程式的定義檔案通常以“.cpp”為字尾（也有一些系統以“.cc”或“.cxx”為字尾）。
1.1 版權和版本的宣告
版權和版本的宣告位於標頭檔案和定義檔案的開頭（參見示例1-1），主要內容有：
（1）版權資訊。
（2）檔名稱，識別符號，摘要。
（3）當前版本號，作者/修改者，完成日期。
（4）版本歷史資訊。
|
/* * Copyright (c) 時間 公司 * All rights reserved. * * 檔名稱：filename.h * 檔案標識：見配置管理計劃書 * 摘 要：簡要描述本檔案的內容 * * 當前版本：1.1 * 作 者：輸入作者（或修改者）名字 * 完成日期：時間到日 * * 取代版本：1.0 * 原作者 ：輸入原作者（或修改者）名字 * 完成日期：時間到日 */
|
示例1-1 版權和版本的宣告
1.2 標頭檔案的結構
標頭檔案由三部分內容組成：
（1）標頭檔案開頭處的版權和版本宣告（參見示例1-1）。
（2）預處理塊。
（3）函式和類結構宣告等。
假設標頭檔案名稱為 graphics.h，標頭檔案的結構參見示例1-2。
【規則1-2-1】為了防止標頭檔案被重複引用，應當用ifndef/define/endif結構產生預處理塊。
【規則1-2-2】用 #include <filename.h> 格式來引用標準庫的標頭檔案（編譯器將從標準庫目錄開始搜尋）。
【規則1-2-3】用 #include “filename.h” 格式來引用非標準庫的標頭檔案（編譯器將從使用者的工作目錄開始搜尋）。
【建議1-2-1】標頭檔案中只存放“宣告”而不存放“定義”
在C++ 語法中，類的成員函式可以在宣告的同時被定義，並且自動成為行內函數。這雖然會帶來書寫上的方便，但卻造成了風格不一致，弊大於利。建議將成員函式的定義與宣告分開，不論該函式體有多麼小。
【建議1-2-2】不提倡使用全域性變數，儘量不要在標頭檔案中出現象extern int value 這類宣告。
|
// 版權和版本宣告見示例1-1，此處省略。
#ifndef GRAPHICS_H // 防止graphics.h被重複引用 #define GRAPHICS_H //#ifndef GRAPHICS_H //#define GRAPHICS_H //#include<math.h> //#include”myheader.h” //Void Functionl() //Class Box #include <math.h> // 引用標準庫的標頭檔案 … #include “myheader.h” // 引用非標準庫的標頭檔案 … void Function1(…); // 全域性函式宣告 … class Box // 類結構宣告 { … }; #endif |
示例1-2 C++/C標頭檔案的結構
1.3 定義檔案的結構
定義檔案有三部分內容：
（1） 定義檔案開頭處的版權和版本宣告（參見示例1-1）。
（2） 對一些標頭檔案的引用。
（3） 程式的實現體（包括資料和程式碼）。
假設定義檔案的名稱為 graphics.cpp，定義檔案的結構參見示例1-3。
|
// 版權和版本宣告見示例1-1，此處省略。
#include “graphics.h” // 引用標頭檔案 …
// 全域性函式的實現體 void Function1(…) { … }
// 類成員函式的實現體 void Box::Draw(…)//void Box::Draw { … } |
示例1-3 C++/C定義檔案的結構
1.4 標頭檔案的作用
早期的程式語言如Basic、Fortran沒有標頭檔案的概念，C++/C語言的初學者雖然會用使用標頭檔案，但常常不明其理。這裡對標頭檔案的作用略作解釋：
（1）通過標頭檔案來呼叫庫功能。在很多場合，原始碼不便（或不準）向用戶公佈，只要向用戶提供標頭檔案和二進位制的庫即可。使用者只需要按照標頭檔案中的介面宣告來呼叫庫功能，而不必關心介面怎麼實現的。編譯器會從庫中提取相應的程式碼。
（2）標頭檔案能加強型別安全檢查。如果某個介面被實現或被使用時，其方式與標頭檔案中的宣告不一致，編譯器就會指出錯誤，這一簡單的規則能大大減輕程式設計師除錯、改錯的負擔。
1.5 目錄結構
如果一個軟體的標頭檔案數目比較多（如超過十個），通常應將標頭檔案和定義檔案分別保存於不同的目錄，以便於維護。
例如可將標頭檔案保存於include目錄，將定義檔案保存於source目錄（可以是多級目錄）。
如果某些標頭檔案是私有的，它不會被使用者的程式直接引用，則沒有必要公開其“宣告”。為了加強資訊隱藏，這些私有的標頭檔案可以和定義檔案存放於同一個目錄。
二、 程式的版式
版式雖然不會影響程式的功能，但會影響可讀性。程式的版式追求清晰、美觀，是程式風格的重要構成因素。
可以把程式的版式比喻為“書法”。好的“書法”可讓人對程式一目瞭然，看得興致勃勃。差的程式“書法”如螃蟹爬行，讓人看得索然無味，更令維護者煩惱有加。請程式設計師們學習程式的“書法”，彌補大學計算機教育的漏洞，實在很有必要。
2.1 空行
空行起著分隔程式段落的作用。空行得體（不過多也不過少）將使程式的佈局更加清晰。空行不會浪費記憶體，雖然列印含有空行的程式是會多消耗一些紙張，但是值得。所以不要捨不得用空行。
【規則2-1-1】在每個類宣告之後、每個函式定義結束之後都要加空行。參見示例2-1（a）
【規則2-1-2】在一個函式體內，邏揖上密切相關的語句之間不加空行，其它地方應加空行分隔。參見示例2-1（b ）
|
// 空行 void Function1(…) { … } // 空行 void Function2(…) { … } // 空行 void Function3(…) { … }
|
// 空行 while (condition) { statement1; // 空行 if (condition) { statement2; } else { statement3; } // 空行 statement4; } |
示例2-1(a) 函式之間的空行 示例2-1(b) 函式內部的空行
2.2 程式碼行
【規則2-2-1】一行程式碼只做一件事情，如只定義一個變數，或只寫一條語句。這樣的程式碼容易閱讀，並且方便於寫註釋。
【規則2-2-2】if、for、while、do等語句自佔一行，執行語句不得緊跟其後。不論執行語句有多少都要加{}。這樣可以防止書寫失誤。
示例2-2（a）為風格良好的程式碼行，示例2-2（b）為風格不良的程式碼行。
|
int width; // 寬度 int height; // 高度 int depth; // 深度 |
int width, height, depth; // 寬度高度深度
|
|
x = a + b; y = c + d; z = e + f; |
X ＝ a + b; y = c + d; z = e + f;
|
|
if (width < height) { dosomething(); } |
if (width < height) dosomething(); |
|
for (initialization; condition; update) { dosomething(); } // 空行 other();
|
for (initialization; condition; update) dosomething(); other();
|
示例2-2(a) 風格良好的程式碼行 示例2-2(b) 風格不良的程式碼行
【建議2-2-1】儘可能在定義變數的同時初始化該變數（就近原則）
如果變數的引用處和其定義處相隔比較遠，變數的初始化很容易被忘記。如果引用了未被初始化的變數，可能會導致程式錯誤。本建議可以減少隱患。例如
int width = 10; // 定義並初紿化width
int height = 10; // 定義並初紿化height
int depth = 10; // 定義並初紿化depth
2.3 程式碼行內的空格
【規則2-3-1】關鍵字之後要留空格。象const、virtual、inline、case 等關鍵字之後至少要留一個空格，否則無法辨析關鍵字。象if、for、while等關鍵字之後應留一個空格再跟左括號‘（’，以突出關鍵字。
【規則2-3-2】函式名之後不要留空格，緊跟左括號‘（’，以與關鍵字區別。
【規則2-3-3】‘（’向後緊跟，‘）’、‘，’、‘;’向前緊跟，緊跟處不留空格。
【規則2-3-4】‘，’之後要留空格，如Function(x, y, z)。如果‘;’不是一行的結束符號，其後要留空格，如for (initialization; condition; update)。
【規則2-3-5】賦值操作符、比較操作符、算術操作符、邏輯操作符、位域操作符，如“=”、“+=” “>=”、“<=”、“+”、“*”、“%”、“&&”、“||”、“<<”,“^”等二元操作符的前後應當加空格。
【規則2-3-6】一元操作符如“!”、“~”、“++”、“--”、“&”（地址運算子）等前後不加空格。
【規則2-3-7】象“［］”、“.”、“->”這類操作符前後不加空格。
【建議2-3-1】對於表示式比較長的for語句和if語句，為了緊湊起見可以適當地去掉一些空格，如for (i=0; i<10; i++)和if ((a<=b) && (c<=d))
|
void Func1(int x, int y, int z); // 良好的風格 void Func1 (int x,int y,int z); // 不良的風格 |
|
if (year >= 2000) // 良好的風格 if(year>=2000) // 不良的風格 if ((a>=b) && (c<=d)) // 良好的風格 if(a>=b&&c<=d) // 不良的風格 |
|
for (i=0; i<10; i++) // 良好的風格 for(i=0;i<10;i++) // 不良的風格 for (i = 0; I < 10; i ++) // 過多的空格 |
|
x = a < b ? a : b; // 良好的風格 x=a<b?a:b; // 不好的風格 |
|
int *x = &y; // 良好的風格 int * x = & y; // 不良的風格 |
|
array[5] = 0; // 不要寫成 array [ 5 ] = 0; a.Function(); // 不要寫成 a . Function(); b->Function(); // 不要寫成 b -> Function();
|
示例2-3 程式碼行內的空格
2.4 對齊
【規則2-4-1】程式的分界符‘{’和‘}’應獨佔一行並且位於同一列，同時與引用它們的語句左對齊。
【規則2-4-2】{ }之內的程式碼塊在‘{’右邊數格處左對齊。
示例2-4（a）為風格良好的對齊，示例2-4（b）為風格不良的對齊。
|
void Function(int x) { … // program code } |
void Function(int x){ … // program code }
|
|
if (condition) { … // program code } else { … // program code } |
if (condition){ … // program code } else { … // program code } |
|
for (initialization; condition; update) { … // program code } |
for (initialization; condition; update){ … // program code } |
|
While (condition) { … // program code } |
while (condition){ … // program code } |
|
如果出現巢狀的｛｝，則使用縮排對齊，如： { … { … } … } |
|
示例2-4(a) 風格良好的對齊 示例2-4(b) 風格不良的對齊
2.5 長行拆分
【規則2-5-1】程式碼行最大長度宜控制在70至80個字元以內。程式碼行不要過長，否則眼睛看不過來，也不便於列印。
【規則2-5-2】長表示式要在低優先順序操作符處拆分成新行，操作符放在新行之首（以便突出操作符）。拆分出的新行要進行適當的縮排，使排版整齊，語句可讀。
|
if ((very_longer_variable1 >= very_longer_variable12) && (very_longer_variable3 <= very_longer_variable14) && (very_longer_variable5 <= very_longer_variable16)) { dosomething(); } |
|
virtual CMatrix CMultiplyMatrix (CMatrix leftMatrix, CMatrix rightMatrix);
|
|
for (very_longer_initialization; very_longer_condition; very_longer_update) { dosomething(); } |
示例2-5 長行的拆分
2.6 修飾符的位置
修飾符 * 和 ＆ 應該靠近資料型別還是該靠近變數名，是個有爭議的活題。
若將修飾符 * 靠近資料型別，例如：int* x; 從語義上講此寫法比較直觀，即x是int 型別的指標。
上述寫法的弊端是容易引起誤解，例如：int* x, y; 此處y容易被誤解為指標變數。雖然將x和y分行定義可以避免誤解，但並不是人人都願意這樣做。
【規則2-6-1】應當將修飾符 * 和 ＆ 緊靠變數名
例如：
char *name;
int *x, y; // 此處y不會被誤解為指標
2.7 註釋
C語言的註釋符為“/*…*/”。C++語言中，程式塊的註釋常採用“/*…*/”，行註釋一般採用“//…”。註釋通常用於：
（1）版本、版權宣告；
（2）函式介面說明；
（3）重要的程式碼行或段落提示。
雖然註釋有助於理解程式碼，但注意不可過多地使用註釋。參見示例2-6。
【規則2-7-1】註釋是對程式碼的“提示”，而不是文件。程式中的註釋不可喧賓奪主，註釋太多了會讓人眼花繚亂。註釋的花樣要少。
【規則2-7-2】如果程式碼本來就是清楚的，則不必加註釋。否則多此一舉，令人厭煩。例如
i++; // i 加 1，多餘的註釋
【規則2-7-3】邊寫程式碼邊註釋，修改程式碼同時修改相應的註釋，以保證註釋與程式碼的一致性。不再有用的註釋要刪除。
【規則2-7-4】註釋應當準確、易懂，防止註釋有二義性。錯誤的註釋不但無益反而有害。
【規則2-7-5】儘量避免在註釋中使用縮寫，特別是不常用縮寫。
【規則2-7-6】註釋的位置應與被描述的程式碼相鄰，可以放在程式碼的上方或右方，不可放在下方。
【規則2-7-8】當代碼比較長，特別是有多重巢狀時，應當在一些段落的結束處加註釋，便於閱讀。
|
/* * 函式介紹： * 輸入引數： * 輸出引數： * 返回值 ： */ void Function(float x, float y, float z) { … } |
if (…) { … while (…) { … } // end of while … } // end of if |
示例2-6 程式的註釋
2.8 類的版式
類可以將資料和函式封裝在一起，其中函式表示了類的行為（或稱服務）。類提供關鍵字public、protected和private，分別用於宣告哪些資料和函式是公有的、受保護的或者是私有的。這樣可以達到資訊隱藏的目的，即讓類僅僅公開必須要讓外界知道的內容，而隱藏其它一切內容。我們不可以濫用類的封裝功能，不要把它當成火鍋，什麼東西都往裡扔。
類的版式主要有兩種方式：
（1）將private型別的資料寫在前面，而將public型別的函式寫在後面，如示例8-3（a）。採用這種版式的程式設計師主張類的設計“以資料為中心”，重點關注類的內部結構。
（2）將public型別的函式寫在前面，而將private型別的資料寫在後面，如示例8.3（b）採用這種版式的程式設計師主張類的設計“以行為為中心”，重點關注的是類應該提供什麼樣的介面（或服務）。
很多C++教課書受到Biarne Stroustrup第一本著作的影響，不知不覺地採用了“以資料為中心”的書寫方式，並不見得有多少道理。
我建議讀者採用“以行為為中心”的書寫方式，即首先考慮類應該提供什麼樣的函式。這是很多人的經驗——“這樣做不僅讓自己在設計類時思路清晰，而且方便別人閱讀。因為使用者最關心的是介面，誰願意先看到一堆私有資料成員！”
|
class A { private: int i, j; float x, y; … public: void Func1(void); void Func2(void); … } |
class A { public: void Func1(void); void Func2(void); … private: int i, j; float x, y; … } |
示例8.3(a) 以資料為中心版式 示例8.3(b) 以行為為中心的版式
三、總結
學習C++程式設計需要有耐心也是需要注意細節，多規範自己的寫法，對自己的習慣有莫大的好處，要勤加練習。
改變自己，從現在做起-----------久館
&n