前言

这本C++经典著作，本人看的是中文版，侯捷老师翻译的，精读分析并实践推敲后，整理成博客记录下来，非常适合有一定开发经验的朋友们阅读。

Effective-C++总结系列分为四部分，本文为第四部分，涉及原书第7~9章，内容范围Rule41~55。为方便书写，Rule41简写为R41。

由于原书在C++11之前写成，有些现代C++特性不会提及，所以会根据本人开发经验新增一些个人感悟👉By the way环节。

CH7 模板与泛型编程

R41 了解隐式接口和编译期多态

面向对象编程的通常做法：

• 显式定义接口（参数和返回值类型都是确定的，函数签名 就是确定的）
• 虚函数实现运行时多态

那么编译期多态呢？在面向对象编程中，我们的答案通常是函数重载。

在Templates 及泛型编程中，更为注重的是隐式接口和编译期多态：

• 隐式接口：

  Template的接口属于隐式接口，因为它类型不确定，所以是基于有效表达式来区分。再加上运算符重载等特性，隐式接口的自由度非常大。

• 编译期多态：

  Template的多态是通过Template具现化和函数重载决议发生于编译期。

上述描述看起来有点抽象，分析下方Template函数代码：

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template<typename T> 
void doProcessing(T& w){
  if(w.size() > 10 && w != someNastyWidget){
    ...
  }
}

doProcessing属于隐式接口，类型不定，传入不同类型T，就得到不同的函数。

由于 操作符重载operator overloading 的存在，隐式接口对传入的 T 类型的要求比较宽松，列举如下：

1. T类型或其父类型具有 size() 接口，size() 接口返回类型S为整型或者S类型有 bool operator>(int) 接口；
2. T类型有 bool operator != (const T&) 接口；或T类型可以隐式转换为某S类型，S可以与someNastyWidget进行 != 比较，或者干脆someNastyWidget就是T类型；
3. 上述1 、 2 点的描述没有将 operator && 考虑进来，否则情况会更为复杂，这里不赘述了。

R42 了解typename的双重意义

• typename 和 class 关键字在声明 Template 参数的时候，没有任何区别

  如下示例，效果是一致的：

  1 2	template<class T> class Widget ; //早期C++使用这个声明Template参数 template<typename T> class Widget; //现在更推荐用这个，暗示参数不一定是个class类型

• 使用关键字 typename 标识 嵌套从属类型名称nested dependent name

  模板内的从属类型，是指在模板函数/模板类中，需要依赖传入的 template 参数间接表示的类型，如果呈嵌套状，就叫嵌套从属名称/类型。 如下示例的 C::const_iterator 就是嵌套从属类型。

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  template<typename C> void printContainer2ndVal(const C& container) { if (container.size() >= 2) { typename C::const_iterator iter(container.begin()); std::cout << "this container's second value is: " << *++iter << std::endl; } }

  此时，typename 的作用就是告诉编译器 C::const_iterator 是个类型，否则会编译报错。此时可以用 class 关键字替代，但是不建议。

  typename 使用范围不只是 template 函数内部，也包括了函数入参 ：

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  template<typename C> void foo(const C& container, // 不允许使用 "typename" typename C::iterator iter); // 必须使用 "typename"

  ⚠️ 其他特殊情况：不要在 基类列表base class list 或 成员初始化列member initialization list 使用 typename

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  template<typename T> class Derived: public Base<T>::Nested{ //基类列表不允许使用typename public: explicit Derived(int x):Base<T>::Nested(x){// 成员初值列也不允许typename typedef typename Base<T>::Nested NestedType;//结合typedef定义，常规用法 NestedType temp; ...// 其他操作 } };

R43 学习处理模板化基类内的名称

模板化基类：指定义 template 模板类时，继承于某基类 Base<T>，这个 Base<T> 类就是模板化基类。

🤔 那么 Base<T> 类有关的函数等名称该如何处理，在子类中直接使用吗？还是有注意事项？这，就是本节要讨论的问题。示例如下：

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template<typename Company>
class MsgSender{ 
public:
    void SendPlain(){ std::cout << "send plain\n";}
    void SendEncrypted(){ std::cout << "send encrypted\n";}
};  // 基类
template<typename Company> 
class LoggingMsgSender: public MsgSender<Company>{//子类
public:
    void SendPlainMsg(){
        SendPlain();//  ==> 这样直接调用是不行的，想想为什么？
    }
};

上述注释中问题的原因：因为当全特化时可随意去除 MsgSender 内的函数，那么编译器无法确定基类是否仍有 SendPlain 这个方法。所以，编译器干脆 拒绝在编译时去模板化基类中主动寻找继承而来的名称。

解决方法有三个：

1. 使用 this-> 调用SendPlain()，即可转化为运行时的问题，推荐这个方法；
2. 使用 using MsgSender::SendPlain; 这样的 using 声明式，我们在 Rule 33: 避免遮掩由继承得来的名称 中用过这种方法，显式地告诉编译器扩大名称搜索范围，尝试去基类找找；
3. 使用显式调用，即 MsgSender::SendPlain(); ，但这样做的坏处是直接断绝了 virtual 函数的灵活性和可能，不太推荐；

R44 将与参数无关的代码抽离templates

通常，在非模板代码中，我们很容易看出重复的代码或者类，一般采用抽取公共部分为单独函数，或者采用类的继承/聚合等面向对象设计方式。

但是， template 有关的代码，有时代码重复是隐晦的。 这一节是为了解决 template 的 代码膨胀code bloat 问题，主要原则为 共性与差异性分析commonality and variability analysis 。

某些不恰当的设计，会导致无畏的代码膨胀。先看下方这个反面教材：

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template<typename T, std::size_t n>
class SquareMatrix {
public:
    void invert() { std::cout << "size is " << n << std::endl; };
};

应用代码如下：

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//下面这2句，模板类实例化 1 次。 invert函数有 1 份实现
SquareMatrix<int, 5> mat5;
SquareMatrix<int, 5> mat5New;
//换成下面这2句，模板类实例化 2 次。invert函数有 2 份实现(问题暴露)
SquareMatrix<int, 5> mat5; 
SquareMatrix<int, 10> mat10;

膨胀原因：在编译器看来，SquareMatrix<int, 5> 和 SquareMatrix<int, 10> 是2个完全不同的 C++ 类，实例化了2次，生成了这2个类。试想，如果代码中还需要其他 size 的SquareMatrix ，都会再生成一个新类，那么最后二进制文件就多了许多重复的目标代码，也就是膨胀。

如果能抽离参数相关代码，做到尺寸无关，便可解决这个问题。

解决思路：新建一个基类 BaseMatrix ，将尺寸参数传入给到基类作为成员变量保管，具体的数据可以用数组指针形式托管。不论有多少个与尺寸有关的派生类，一个 T 类型就只有一个基类，所以基类 baseInvert 函数实现只有一份。

基类实现代码如下：

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template<typename T> 
class BaseSqaureMatrix {
public:
    BaseSqaureMatrix(std::size_t n,T* dataPtr) :n_(n), dataPtr_(dataPtr) {}
protected:
    void baseInvert() { std::cout << "invert: pData = " << dataPtr_ << " , size = " << n_  << std::endl; }
    void SetDataPtr(T* dataPtr) { dataPtr_ = dataPtr; };
    std::size_t n_ = 0;
    T* dataPtr_ = nullptr;
};

目标派生类实现如下：

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template<typename T,std::size_t n>
class SquareMatrix : public BaseSqaureMatrix<T> {
public:
    SquareMatrix() :BaseSqaureMatrix<T>(n,nullptr), data_(std::shared_ptr<T>(new T[n*n])) {
        this->SetDataPtr(data_.get());
    }
    void invert() { this->baseInvert(); }// 参考Rule43
private:
    std::shared_ptr<T> data_ ;// RAII管理资源
};

最终效果：相同 T 类型的template实例类(比如SquareMatrix<float,5>和SquareMatrix<float,6>)，共享实现码，祛除代码膨胀。

R45 运用模板成员函数接受所有兼容类型

众所周知，Base *pBase = pDerived; 这样普通类型裸指针的隐式转换是被 C++ 所认可的。

那么如果换成智能指针模板类 SmartPtr<Base> 和 SmartPtr <Derived> 呢，还能这样不需额外配置就随意转换吗，答案显然是不行的（纵然 Base 和 Derived 是兼容类型也不行）。

本节，就采用模板成员函数来解决这一问题。

• 使用模板成员函数，接受所有兼容类型的“泛化构造”/“泛化赋值”

  泛化generalizedCopy构造，是指接受其他兼容类型进行模板函数的Copy构造。举例一个粗糙的 RAII 智能指针实现，代码如下：(单击展开)👇

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  template<class T> class SmartPtr { public: SmartPtr(T* origPtr) :originPtr_(origPtr) {} SmartPtr(const SmartPtr& smt) :originPtr_(smt.get()) {}// 正常Copy构造函数 //正常copy操作符函数: 简单演示，就浅复制吧 SmartPtr& operator=(const SmartPtr& smt) { originPtr_ = smt.get(); return *this; } template<class U> //泛化构造函数 SmartPtr(const SmartPtr<U>& other):originPtr_(other.get()) { } //为了隐式转换不加 explict template<class U> //泛化赋值操作符 SmartPtr& operator=(const SmartPtr<U>& other) { originPtr_ = other.get(); return *this; }//简单演示，浅复制 T* get() const { return originPtr_; } ~SmartPtr() { delete originPtr_;} private: T* originPtr_ = nullptr; };

  有上述的代码支持，我们就能写出如下的应用代码：

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  class BaseObj{}; class DerivedObj:public BaseObj {};//DerivedObj是BaseObj兼容类型 SmartPtr<DerivedObj> smDerived(new DerivedObj()); SmartPtr<BaseObj> smBase(smDerived); SmartPtr<BaseObj> smBase2 = smDerived;

• 即使有 “泛化构造/ 赋值”，也需要正常的 Copy构造/赋值

  注意，模板成员函数不会改变语言规则，也就是说“泛化构造”不能代替正常的 copy 构造函数。所以，需要同时声明正常的 Copy 构造函数和 Copy 赋值操作符函数。

R46 需要类型转换时请为模板定义非成员函数

有时我们希望 class 支持类型转换，类似本书的另外一节👉 Rule24:若所有参数皆需类型转换，请采用non-member 。

如果 Rule24 中的 Rational 类是 template 模板类，直接仿照 Rule24 利用 non-member 函数做混合运算是行不通的，原因是 template 实参推导是不采纳 “通过构造函数而发生的”隐式类型转换。

解决办法如下:

• 使用 “template class 内部的friend函数” 完成参数隐式转换

  将 Rule24 的 non-member 的 operator *函数改为 inline-friend 函数，因为 template 实例化的时候需要找到该 friend 函数的定义实现，类外定义实现是会链接错误的，所以需要 inline 。

  参考代码实现如下：

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  template<typename T> class RationalNew { public: RationalNew(T numerator = 0, T denominator = 1) :numerator_(numerator), denominator_(denominator) {} T numerator()const { return numerator_; } T denominator()const { return denominator_; } friend const RationalNew<T> operator*(const RationalNew<T>&lhs, const RationalNew<T>&rhs) { return RationalNew<T>(lhs.numerator()*rhs.numerator(),lhs.denominator()*rhs.denominator()); } private: T numerator_ = 0; T denominator_ = 1; };

  那么，对如下的应用代码，就使用自如了：

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  RationalNew<float> oneHalf(1.0,2.0); RationalNew<float> res = oneHalf * 2; RationalNew<float> res2 = 3 * oneHalf;

• 若inline-friend函数体太大，可以抽离出类外辅助函数供inline调用

  上述的 operator* 函数体只有一行，实现简单，但如果实现过程复杂代码量大，考虑 inline 带来的冲击以及代码可读性，可以抽取个函数出来供 inline-friend 调用。

  修改方式如下：

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  template<typename T> class RationalNew { public: // 其他部分略。注意 operator* 函数体实现，改为调用doMultiply friend const RationalNew<T> operator*(const RationalNew<T>&lhs, const RationalNew<T>&rhs) { return doMultiply(lhs,rhs); } }; // 类外函数 doMultiply template<typename T> const RationalNew<T> doMultiply(const RationalNew<T>&lhs, const RationalNew<T>&rhs) { return RationalNew<T>(lhs.numerator()*rhs.numerator(), lhs.denominator()*rhs.denominator()); }

R47 请使用traits classes表现类型信息

C++ 中通常把 Traits 称为类型萃取技术，即：在 template 编程中，获取模板参数的类型信息，并在编译阶段针对不同的类型响应不同的处理。同时，这个技术要求对C++内置类型built-in 和 用户自定义user-defined 类型的表现必须一样好。

本节讨论此议题，并且以一个 C++ 标准的模板函数作为切入口进行讨论( std::advance，作用是兼容不同类型迭代器，用于后续取用指定偏移量的元素 )。

下方 “By the way” 环节简单展示了 std::advance 标准C++的声明式和基本用法： 👇（单击展开）

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template< class InputIt, class Distance >
void advance( InputIt& it, Distance n );       // C++17 之前
template< class InputIt, class Distance >
constexpr void advance( InputIt& it, Distance n ); // 自C++17 开始

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std::vector<int> nums{1,2,3,4,5};
auto vIter = nums.begin();
std::advance(vIter, 3);
std::cout << "after advance  3 offset: *vIter = " << *vIter << std::endl;

std::deque<float> fNums{0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6};
auto dIter = fNums.end();
std::advance(dIter,-2);
std::cout << "after advance -2 offset: *dIter = " << *dIter << std::endl;

std::list<char> chList{10,20,30,40};
auto cIter = chList.begin();
std::advance(cIter,2);
std::cout << "after advance  2 offset: *cIter = " << int(*cIter) << std::endl;

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after advance  3 offset: *vIter = 4
after advance -2 offset: *dIter = 0.5
after advance  2 offset: *cIter = 30

背景知识 👉 STL 迭代器按照功能分为 5 类，如下方表格所述：

如何设计一个 trait_class 并运用起来呢？

• Step1： 确认若干个希望获取的类型信息 (本例只有一个 iterator 类别信息)

  针对5 种迭代器分类，C++ 提供了专属的 卷标结构tag struct 加以区分(可以理解为编译期的枚举作用)，继承关系如下：

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  struct input_iterator_tag{}; struct output_iterato_tag{}; struct forward_iterator_tag:public input_iterator_tag {}; struct bidirectional_iterator_tag: public forward_iterator_tag{}; struct random_access_iterator_tag: public bidirectional_iterator_tag{};

• Step2：为该信息选一个名称 (例如 iterator_category)

  那么 vector，set之类的目标容器类，如何与上述 iterator_tag 联系起来呢，需要一个名称传递出去：

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  template< ... > //省略template 参数 class vector { public: class iterator{ public: // ps: C++11 之后使用的都是 using 定义式 typedef random_access_iterator_tag iterator_category; }; };

• Step3：提供一个 template 类和一组特化版本（特化版本支持某些特殊情况）

  Traits 技术针对于迭代器的关键模板类 iterator_traits 定义如下：

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  template<typename IterT> // ⚠️ 注意：使用的是 struct struct iterator_traits { //这里的 IterT 就可以传入vector等容器类 typedef typename IterT::iterator_category iterator_category; }

  注意，这里的 IterT 类型不能是指针类型，因为 pointer 不能后续嵌套。那么就需要一个特化版本了，代码如下：

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  template<typename IterT> struct iterator_traits<IterT*>{ // 指针类型和 random 迭代器类似 typedef random_access_iterator_tag iterator_category; }

至此，iterator_traits 的基本实现就完成了，也就是说 iterator_traits<IterT>::iterator_category 可以在编译期确定，接下来看看advance 函数如何使用它。

💗 正确做法：利用 函数重载overloading 技术，使得 trait classes 在编译期对类型执行 if … else 测试。

回顾我们的 advance 函数，只有迭代器类型 IterT 和 偏移量 DistT 。可以重载其子函数 doAdvance ，完成类型萃取后的自适应：

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template<typename IterT, typename DistT>
void doAdvance(IterT& iter, DistT d, std::random_access_iterator_tag) {
    iter += d;
}
template<typename IterT, typename DistT>
void doAdvance(IterT& iter, DistT d, std::bidirectional_iterator_tag) {
    if (d >= 0) { while (d--) ++iter; }
    else { while (d++) --iter; }
}
template<typename IterT, typename DistT>
void doAdvance(IterT& iter, DistT d, std::input_iterator_tag) {
    if (d < 0) {throw std::out_of_range("Negative distance");}//ps: msvc中的C++实现是采用编译期间的asset判定
    while (d--) ++iter; 
}

自然地，advance 函数的实现如下所示：

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template<typename IterT, typename DistT>
void  advance(IterT& iter, DistT d){
    doAdvance(iter,d, /*不论 category 的tag类型是什么，重载能找到匹配函数。即编译期的 if...else 测试*/
              typename std::iterator_traits<IterT>::iterator_category());
}

至此，一个完整的 (以 iterator_traits 为例)Traits 技术实现与运用的过程就完成了。

R48 认识Template模板元编程

TMP，模板元编程template metaprogramming ，是编写 template-based C++ 程序并执行于编译期的过程。TMP 过程结束后，若干 C++ 源码会被 templates 具现化出来，便会一如往常地被编译。

TMP 有 2 个强大的作用：

1. 可以完成非 TMP 的常规编程做不到的事情

   比如代码生成，类型适配等。

2. 可以将某些工作从运行期转移到编译期

   可以将运行期的错误提前暴露在编译期，可以获得更小的可执行文件，更快地运行，更少地内存需求，缺点是明显增加编译时间。

TMP 已被证明是个“图灵完备”的机器，意思是它强大到可以计算任何事物。使用 TMP 可以声明变量、执行循环、编写及调用函数…等等。

比较特别的是，TMP 实现上述各类功能的方式不同于常规 C++ 程序。比如上一节 Rule47 中使用重载完成了编译期的 if…else 条件分支。TMP 循环功能也通常会使用 “递归具现化” 来完成的。

下方代码示范如何使用 TMP 的方式来计算阶乘：

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template<unsigned n>
struct Factorial
{   // 递归的形式体现: f(n) = n * f(n -1)
    enum {value = n* Factorial<n-1>::value};
};
template<>
struct Factorial<0>
{  // 模板全特化: 实际是初始化 f(0) = 1
    enum {value = 1};
};

那么阶乘计算在编译期就完成了，运行时就是直接取用了：

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std::cout << "Factorial(" << 5 << ") = " << Factorial<5>::value << std::endl;
std::cout << "Factorial(" << 7 << ") = " << Factorial<7>::value << std::endl;

CH8 定制new和delete

由于 C++ 不像 Java 或 .Net 那样有语言层面的 GC (垃圾回收)，需要自己管理内存。本章主题就是讨论 operator new 和 operator delete ，当它们无法满足客户的内存需求时，还需要 new-handler。

另外，堆内存的申请与释放要考虑线程安全，即如何避开线程竞态是值得考虑的。

众所周知，operator new 和 operator delete 结对使用，operator new[] 和 operator delete[] 结对使用。这 2 对除了特性，也有大量共性，除非特别说明，本章所论述的关于 new/delete 的内容，也同样适用于 new[]/delete[] 。

R49 了解new-handler的行为

当 operator new 无法满足某个内存分配需求时，一般会抛出 std::bad_alloc 异常。

如果用 std::nothrow 修饰 new 操作符，使得内存分配阶段不会抛异常，失败了就返回 null 指针。举例 :

1 2	int *pArr = new (std::nothrow) int[0x1fffffff]; //即使分配失败，也不抛异常，而是得到null指针. // ⚠️ nothroow-new 不能保证 class 后续的构造函数不抛异常

如果需要抛异常，在抛异常前，实际上会执行一个事先指定的函数指针 new_handler (如果指定了的话)。 指定这个函数指针的方法声明如下：

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namespace std {
    typedef void (*new_handler)();  //下方throw()表示不抛异常。现在都使用 noexcept 代替
    new_handler set_new_handler(new_handler p) throw();
} // ⚠️ ：set 进新的handler，返回原来旧的handler作为返回值

new-hanlder 的使用示例如下：

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//先定义一个函数
void OutOfMemTip() {
    std::cerr << "new memory fail,out of memory!\n";
    std::abort();//终止程序，若调试模式会弹窗提示
}
// 故意制造new失败的情形，程序会调用 OutOfMemTip，触发std::abort()
std::set_new_handler(OutOfMemTip);
int *pArr =  new int[0x1fffffff];//约2GB,如果扛的住，调大这个数 

可以看出这样的函数指针给了使用者非常大的设计弹性，可以做到以下事情：

• 提前申请内存，让 new_handler 触发下一次分配使用；
• 安装另一个 new_handler ，或许新的 handler 可以申请到内存；
• 卸载 new_handler ，只要传 null 指针即可；
• 手动抛 std::bad_alloc 的异常；
• 不返回，通常调用 std::abort() 或 std::exit() ;

🤔 我们思考另外一个问题：是否可以 让不同的 C++ 类拥有自己的 new-handler 呢？ C++ 标准机制是不支持的，我们可以自己实现。有两个实现途径，列举如下：

1. 针对某个特定类 ，类内重载 static 类型的 operator new 以及 set_new_handler方法

   具体实现略，只想指出这样做法有个明显弊端，就是每个类都得这么做，比较麻烦，也容易代码冗余。

2. 使用 CRTP 方法（即 怪异的循环模板模式curiously recurring template pattern ）将上述方法 1 塞进 template 类

   这样做的好处是使用模板类赋予上述 operator new 和 set_new_hanler 的操作，使用起来方便。

   CRTP 方法中的基类 NewHandlerSupport 实现如下 👇(点击打开折叠) ：

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   template<typename T> class NewHandlerSupport { public: static std::new_handler set_new_handler(std::new_handler p)noexcept { std::new_handler oldHandler = currentHandler_; currentHandler_ = p; return oldHandler; } static void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc) { std::new_handler oldHandle = std::set_new_handler(currentHandler_); void *res = ::operator new(size); //new完后复原global-new-handler std::set_new_handler(oldHandle);//原书使用RAII手法在还原这个handler，这里作用类似 return res; } private: static std::new_handler currentHandler_;//初始化动作放到类外cpp文件里去 };

   那么目标类 TestNewHandler 只要基于 CRTP 方法继承于基类就可以了，实现如下：

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   class TestNewHandler : public NewHandlerSupport<TestNewHandler> { //不必声明 set_new_handler 或 operator new }; //最终应用时也非常简单 TestNewHandler::set_new_handler(OutOfMemTip); TestNewHandler* pTestHandle = new TestNewHandler();

R50 了解new和delete的合理替换时机

替换编译器提供的 operator new 和 operator delete 的 常见理由 如下：

1. 检测运用上的错误

   自定义的new/delete可以很方便地校验实际控制的区段内存，比如可以在目标区块前后额外空间添加内存签名(比如写入特定 int 值)，监测越界的问题。

   越界分2种：underruns (区块内存起点之前) 和 overruns (区块内存末尾之后)。

2. 时间或内存使用的优化

   通用的 new/delete 需要适用各种分配形态和场景，对于内存碎片或时间性能都是中庸水平。

   对特定的需求和场景，定制化地内存管理会有很好的优化效果。

3. 收集内存使用的统计数据

   对内存分配细节的把控，例如分配区块的大小分布、存续周期、FIFO/LIFO次序分配回收、内存峰值等情况。

4. 弥补默认内存分配器的 非最佳对齐位suboptimal alignment

   例如x86体系结构CPU上访问double都是8bytes对齐，如果能在内存分配时就做好内存对齐，可提升访问效率。

5. 将相关对象成簇集中

   比如已知某个数据结构往往一起使用，那么分配的时候应该尽量让所有数据的内存集中一些，避免频繁触发 换页中断page faults ，提升访问效率。

6. 其他的非传统行为

   想完成一些系统编译器办不到的事情。比如希望分配释放共享内存的区块，但是只有 C-API 能做到，那就需要定制版的 new/delete 去包裹封装这样的API。

R51 编写new和delete时需固守常规

上一个条款讲了重写 new/delete 的原因，这一节将讲述具体需要遵守的几个规则。

1. 正确处理 new 失败的情况

   如果分配正常，直接返回区块对应的指针即可。可如果失败，就必须得正确调用 new-handler 函数，参考 R49 了解new-handler的行为。

2. 如果要求分配 0 byte 空间

   C++规定，如果客户要求分配 0 byte 内存申请，就返回 1byte 空间申请，并返回该有效地址。

3. 理解 operator new 内部的无穷循环

   operator new 有个 while(true) 循环，分配成功可以return，或由 new-handler 为 nullptr 时抛出 std::bad_alloc 异常。伪代码pseudocode 如下：

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   void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc){ using namespace std; if (size == 0){ size = 1; } while (true){ 尝试分配 size bytes; if (分配成功) return target_pointer; new_handler globalHandler = set_new_handler(0); set_new_handler(globalHandler);//分配失败了 if(globalHandler) (*globalHanler)(); else throw std::bad_alloc(); } }

4. 当基类的 operator new 被子类继承时

   当基类被继承时，成员 operator new 也一起被继承了，要注意的是基类和子类的 size 通常是不一样的。推荐实现如下：

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   class Base{ public: static void* operator new(std::size_t size)throw (std::bad_alloc){ if (size != sizeof(Base)) return ::operator new(size);//子类走这里 } };

   值得注意的是，operator new[] 不能这样在基类中区分。因为即使在Base类，也无法假定每个元素是 sizeof(Base)，通常还有额外内存空间来保存元素个数。

5. operator delete 的注意事项

   C++ 需要保证 “删除NULL指针永远安全”，所以必须兑现这个规则。针对null指针，就什么也不做，直接return。

R52 写了placement-new 也要写placement-delete

placement-new，是指“除size参数以外，接受一个额外参数参与构造”的 特定 operator-new。

其中，“接受一个指针指向对象该被构造之处”是最常使用的 placement-new，即“一个特定位置上的new”，形式如下为：

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//这个特殊的也是最常涉及的 placement-new 已被纳入C++标准程序库
void * operator new(std::size_t size,void* pMemory) noexcept;

先暂时考虑一个调用了placement-new的正常构造过程：

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// 有这样一个placement-new,接收一个ostream来log分配时的相关信息
void* operator new(std::size_t size,std::ostream& logStream) throw (std::bad_alloc);
Widget* pw = new (std::cerr) Widget;//传入ostream

对于任何的new对象构造过程，至少可分为下述2个过程：

1. operator new 分配对象需要的内存空间；
2. 执行对应的构造函数

如果上述过程 1 成功了，过程 2 抛异常，已经申请的内存就需要及时回收避免memory-leak，运行期系统就会尝试寻找并调用“额外参数个数和类型都与operator new 一致的operator delete”，完成内存回收。

那么上述事实，就是 placement-new 和 placement-delete 需要成对实现的理由。

针对上例额外参数是 std::ostream 的operator new，operator delete，类声明形式如下:

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class Widget{
public:
    static void* operator new(std::size_t size,std::ostream& logStream) throw (std::bad_alloc);
    //不抛异常时，最后对象析构时正常调用这个
    static void operator delete(void *pMemory) noexcept;
    //new抛异常时，调用这个 额外参数个数和类型都一致的 placement-delete
    static void operator delete(void *pMemory,std::ostream& logStream);
};

⚠️ One More Thing : C++ 在global 作用域提供以下形式的 operator new:

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void * operator new(std::size_t size) throw (std::bad_alloc);
void * operator new(std::size_t size,void*) noexcept;
void * operator new(std::size_t size,const std::nothrow_t &) noexcept;//见条款49 new-Handler的行为

😎 所以，如果在class 内声明了上述 operator new， 则global作用域的 operator new 会被名称遮掩。

🤔 解决办法：在基类对global作用域的 ::operator new 进行封装调用，然后在子类中使用using 声明式破除名称遮掩。

CH9 杂项讨论

R53 不要轻易忽略编译器的警告

• 严肃对待编译器发出的警告信息

  编译器发出的警告信息，经常会被忽略。No-Warning是值得追崇的，除非你对编译 warning 信息是充分了解并确信是无关紧要的。

  下面举一个较为常见的例子：

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  class BaseWarn { public: virtual std::string GetWarnInfo() const { return "Base"; } }; class DerivedWarn :public BaseWarn { public: virtual std::string GetWarnInfo() {//缺了const return "Derived"; } };

  如上代码所示，没有成功实现虚函数重写，而是造成了“名称遮掩”。

  这样的错误较为隐蔽，有些编译器会给出警告信息，有些甚至连警告信息都没有（Ps：我自行测试了VS2017，没有warning信息）。

  如果编译器给出了警告信息，请认真对待。

• 不要过度依赖编译器的报警能力

  还是上面的例子，不同编译器处理态度不同，警告信息甚至可能换个编译器就消失了。

R54 熟悉包括TR1在内的标准程序库

C++ Technical Report 1 (TR1) 并非标准，而是一份草稿文件，对C++标准库的第一次扩展，它提出了对C++标准函式库的追加项目。

这份文件的目标在于「为扩充的C++标准函式库建立更为广泛的现实作品」。

我的理解：200x 年发布的 C++ 称为 “C++0x”，持续修改中，所有修改将合并于 TR1，最终绝大部分都定版、收录发布于 C++11。

TR1详细叙述了许多新特性，都放在 std::tr1 命名空间内（以下简称 tr1:: ），列举如下：

1. 智能指针：tr1::shared_ptr 和 tr1::weak_ptr ，RAII 基础，不赘述；

2. tr1::function：表示 可调用物callable entity，即任何函数或函数对象，只要签名一致即可；

3. tr1::bind：对函数调用的封装，将函数和其参数绑定一起；

4. Hash tables：采哈希表形式参与构成，名称以 unordered_ 开头的 set/multiset/map/multimap；

5. 正则表达式：头文件在 <regrex> ；

6. Tuple 元组(或叫变量组)：不定长变量组，是 std::pair 的一种泛化；

7. tr1::array: 和 C 语言数组一样，是个定长数组，包裹了 STL 用法；

8. tr1::mem_fn: 传入一个函数指针（支持对成员函数取址）作为入参，构造一个函数对象，进而调用，类似地还有 mem_fn_ref;

9. tr1::reference_wrapper：“封装引用为一个对象”，通常用于对引用进行封装然后装入标准容器(直接往容器塞引用是不行的)；

10. 随机数生成工具：random_device，可以直接生成或者使用不同的 随机数引擎 和 随机分布算法进行生成，头文件是 <random>；

11. 数学特殊函数：包括Laguerre多项式、Bessel 函数、完全椭圆积分等特殊数学函数，注意，这些 在 C++17 才引入C++标准，可参考cppreference: special math ，头文件在 <cmath>；

12. C99兼容扩充 ：C99标准是C语言的官方标准第二版，1999年发布，TR1对其进行了兼容；

13. Type traits 类型萃取：template编程的精华之一，参考 Rule47:使用trait表现类型信息，头文件为 <type_traits>，功能十分丰富，可参考cppreference: type_traits；

14. tr1::result_of ：可以对函数返回值做推断，得到返回值类型，头文件为 <type_traits> ，示例用法如下：

    1 2	// 假设有个函数 double calcDaySale(int); std::tr1::result_of<calcDaySale(int)>::type x = 3.14;//x就是double类型. C++11中直接 std::result_of

更详细的定版TR1信息可以参考Effective-C++：TR1 information。

R55 让自己熟悉Boost

Boost是一个C++开发者集结的社群，也是个可自由下载的程序库集，网址是 http://boost.org。

其特殊性：和C++标准委员会有着独一无二的密切关系，且具有很深影响力；接纳程序库非常严谨，需要一次以上的同行专家评审。

Boost 程序库集可处理的场景有许多（且囊括了TR1的实现），可区分出数十个类别，并且还在持续增加，列举一小部分如下：

• 字符串与文本处理
• 容器
• 函数对象与高级编程
• 泛型编程：覆盖一大组 traits classes
• 模板元编程：覆盖一个针对编译器 assertions 而写的程序库，以及 Boost MPL程序库
• 数学和数值:包括有理数、八元数、四元数、公约数、多重运算、随机数等等
• 正确性与测试性
• 数据结构
• 语言间的支持：允许 C++ 和 Python 之间的无缝互联
• 内存：覆盖Pool程序库和智能指针等
• 杂项：包括 CRC 校验、日期和时间的处理、文件系统等内容

总的来说，Boost 是一个社群，也是个网站。致力于免费、源码开放、同行复审的 C++ 程序库开发，非常值得经常访问与学习。

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