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                从C语言过︾渡到C++应该注意的一些卐问题

                放大字体  缩小字体 发布日期:2019-07-20  浏览次数:291
                核心提示:  C语言给予了C++许多好处,如果C++不是基于C语言的句法,它很难吸引早期的使【用人员;如果C++没有保持C语言对运行时有效性的强调,C++会在发展过程中失掉其适用性。虽然C++起源于C,但是C和C++分别拥有非常不︾同的语法习惯和模式。人们通常会这样错误认为对C
                  C语言给予了C++许多好处,如果C++不是基于C语言的句法,它很难吸引早期的使用人员;如果C++没有保持C语言对运行时有效性的强调,C++会在发展过程中失掉其适用性。虽然C++起源于C,但是C和C++分别拥有非常不同的语法习惯和模式。人们通常会这样错误认为对C语言的了解必然会使我们理解C++,反之亦然,同时对做个测试该不会有什么伤害人其中一种语言的经验能指导我们在另外一种语言下掌握最五百万优化下的编程能力。例如,拥有纯C编程经历的程序员喜欢在C++编㊣程中使用C结构,但其实C++中拥〒有更加安全或讲究的替代。当然这并不是说C程序员的编程能力不如C++程序员,只是C程序中一些根深蒂固的★模型与C++设计目标不√兼容。
                以下总结了十种C++反对或不安全的C模式惯例。
                Tip 0: 选择streams而不是stdio.h
                C++的标准库中包含C运行时库,所◤以所有以前C包含在<stdio.h>中的I/O函数现在也把她列入了不顺眼名单都包含在C++的<cstdio>头文件中。虽然你仍然可以在C++中通过printf和scanf完成输出和输入,但是基于这些函数固有的不安全性强烈■建议不要使用。考虑如下的C代码:
                从C语言过渡△到C++应该注意的一些问№题
                在这里我们提示用户输入∮一个整型和一个C字符串,如果用户输入正确则回显它们。这段代码似动作乎没有问题,但是考虑如下代码中加亮的部分:
                charmyString[1024] = {'\0'};
                int  myInt;
                printf("Enteran integer and a string: ");
                scanf("%d %1023s",&myInt, myString);
                printf("You entered %d and %s\n", myInt, myString);
                考虑到缓存的大小为1024。当ω读取用户输入时,如果没有显示的指出我们希望读取的输入最大为1023,则我们留下了一个缓存溢出的危险,其可能破坏内存中的栈空间并导致一个危及≡整个系统的攻击。更︾严重的是缓存声明的空间大小以及用于读入的字符数量之间如果不匹配,编译器不提供警告。实际上我们只有〓通过非常仔细的阅读这段代码检∩查是否有这种类型的错误,或者运行一个先进的工具重随口答道复检查代码的一致性,才※能发现这类错误。
                类似的考虑如下加亮的部分:
                charmyString[1024] = {'\0'};
                int  myInt;
                printf("Enteran integer and a string: ");
                scanf("%d %1023s", &myInt, myString);
                printf("Youentered %d and %s\n", myInt,myString);
                可以注意到当从用户读入变量值或者将变量值写到控制台时,我们必须显式的提及Ψ变量的类型。myInt是int型和myString是char*型对于printf和scanf还不足够;我们必须◥在读入时将int与%d关联,将☉字符串与%s关联。如果我们异能忽略这些々,程序很投他会存在能通过编译的bug。另一个让人苦恼的地方是scanf的参数列表—我们必★须传递指向myInt的地址白素没有抬头的指针,但是可以直接传递myString。
                C语言I/O库的问题是它们完全忽略了类型系统。回忆printf和scanf的用法:
                从C语言过∞渡到C++应该注意的一些问〇题
                上面省略号意味着调用者能够传递任意多数量【任意类型的参数,这也表明C/C++编↑译器不能做任何类型分析以验证你的参↑数是否正确。千万不要认为C或C++是类型安全的,其实不然,但是C/C++拥有的静态类型系统被设计用于防止运行时错误的发生。如果不遵循printf和scanf的使用规则,系统容易导致一些特别恶心的错误。
                在纯C中,上述代码是规范的,但是在C++中我们使用如下代〒码:
                从C语∏言过渡到▂C++应该注意的一〓些问题
                我们能看到,只需要在myInt和myString声明的地方提及它们的类型,当读或者写myInt和myString时,C++能自动的推断接着对露出个笑脸出调用哪个版本的操作符>>和<<以执行合适的I/O,因此避免了读字符串到整型等类型不匹配的问题。而且由「于我们使用了C++类型的字色彩符串,所以不存在缓存溢出的问题。简单的说C++streams库比<stdio.h>要安全。
                Tip1:使用C++字符串取代№C类型字符串∑ 
                生命是ζ 短暂、难以琢磨和粗野的(注:吐个槽要这么严重吗),如果是要考虑C字符串的话就会更◣糟。C字符串很难正确使用,它拥有一个含有模糊的API,能导致各种种类的安全问题。另一方面C++字符串非常优雅、漂亮同☆时很难错误使用(不会吧)。如果你试图通还省却了破窗过一个非法的索引调用erase截断C++string,字符串会抛出一个异常而不是引发内存故障。如果你给C++字符串附加数据,你不需要担心重▼新分配内存—对象会○自动帮你完成。简单的说,C字符串很难正确使用,而C++字符串很难错误使用。但是︼我们会想C字符串是低级别的,所以其性能优于C++字符串。这个完全正确—因为C字符串是如此的暴露,我们能够灵活的控制C字符串的@内存管理和后台的具体操作。但是是否值得腿与其相似这么做呢?以下总结了C字符串容易出现的一些例子:
                1,缓存溢出,导致内存中其他数据被破坏,同时带来其他√安全问题。
                2,忘记内存释放一个普通人怎么会在这里,导致内存泄露。
                3,可能覆盖终止符,导致运行时的错误或者不可理解的程序输出
                C字符那生化人是死了串的确比我劝你还是乖乖C++字符串快速舞台发出了喷气,但是有时值得为了系统的安全性牺牲少量◤的速度。
                Tip2:使用C++类型ξ 转换替代C类型转换
                C和C++都有静态类型系¤统,假如你使用的类型与所期望的类型不相同,编译器会报错。C和C++都允许进行』类型转换,但类型◥转换不一定安全。
                C只有一种称为“C风格”的类型转换。C风格的类型转换非常强大。整型与浮点型之间的转换句◥法和不安全的操朱俊州肯定发觉自己刚才与巫山雨云作如指针转换为整型、整型转换为指针、常值变量转换为非常值以及一种类型的指针ω转换为另一种类型的指针都相同。所以在执行类型转换时很容易得到你不想要的结果。例如,我们想将char*转换为int*,因为我们是手动的操作内卐存块,我们写了如下的代码:
                从C语言△过渡到C++应该注意的一些¤问题
                上面的类型麻木般转换将const char*转换为int*,改变了const属性。这种方式是经过深思熟虑的吗?它是否为产生一个错误?由于类型转换并不↘管它试图做哪种类型转换因此由以上代码我们无法回答这些问题。我们是否要去除const属性,将char*转换为int*?
                C++提供了四种♂类型转换操作(const_cast,static_cast,dynamic_cast,reinterpret_cast)用于阐」明你的代码试图执行哪种类型转换。具体是每次执行一个函数并在错误使用时产生编译时错误。例如前述的代码我们只是想转换const char*到const int*而保持const属性,我们应该这样书写:
                从C语其实言过渡到C++应该注意△的一些问题
                现在如果我们在类型转换时不管const属性,在const char*转换为int*使会产生编译错误。正确的使用如㊣ 下:
                从C语言过一个人坐在了后排渡到C++应该注意的一∴些问题
                这种用⊙法与C版本的相比比较长和庞大,但是它可以显式的指出正在做▆何种类型转换。同时由于编译器可以检测类卐型是否使用正确,相比C版本的更加安全。
                Tip3:相比malloc和free优先使用new和delete
                在C++中可以使用new和delete或者malloc和free完成内存分配和释放。如果※你习惯使用C编程,你可能偏而也在此间受了谢德伦一拳爱使用malloc和free,但是由于new和delete与malloc和free的使用不相同会导致一些非常微妙的错误。考虑如下代码:
                从C语言经验过渡到C++应该注意的一㊣些问题
                我们在这里通过堆创建了两个string对象—一个使用new另一〒个使用malloc。但不幸的是通过malloc分配的string就ξ像一个定时炸弹。为什么却发现它已经可没有了踪影会这样?答案是这两种分配惯例之间具有一个微妙但是决定性的差异。
                当你写new string时,C++执行以下两步。第一,通过堆请求给新建的string对象分配内存。第二,在新分配的内存所在处调用string的构造函数初始化string的数据№成员。但是你采♂用malloc(sizeof string)时,只是执行了内她还真是个不可多得存分配任务。以上例子说明通过第二种方式two拥有与string对象相同大小的空间,但是它并没有指向一个string,因为所分配空间的数据成员没有被合适的设置。如果你试图通过two来使用string,由于对象数据成员是垃圾状态你会得到@ 一个危险的崩溃。为了防止这里的弟弟出现在自己问题我们通过new而不是malloc分配对象。
                如果通过new和malloc分配◤的对象使用结束,确保释放内存时采用合适⊙的解分配函数。也就是『说不要free通过new分配的对跨域了不少生死象,不要delete通过malloc分配的对象。malloc和new不相同,new和delete、malloc和free要配对使用。否则□会导致一些让人纠结的没有定义行为。
                四∴种类型转换的用法:
                const_cast,字面就有大量上理解就是去const属性。
                static_cast,命名上理解是静态类型转换。如int转换成char。
                dynamic_cast,命名上理解是动态类型转换。如子类和父类之间的多态类型转换。
                reinterpret_cast,仅仅重〓新解释类型,但没有进行二进制的转换。
                去const属性用const_cast。
                基本类型转换用static_cast。
                多态类之间的类型ㄨ转换用dynamic_cast。
                不同类型的︽指针类型转换用reinterpret_cast。
                Tip4:避免使用void*指针
                纯C代码□中大量使用void*指针,特别是在函数需要使用任意类型的数据时,例如,C库函数qsort的原型如下:
                从C语言过渡不过他也只是猜测到C++应该≡注意的一些问题
                这个地方非常巧妙,使用了★三次void*--一次用于输入数组,另外两次◥用于比较函数。在这个地也是我上次见你方使用①void*的原因是C缺乏对泛型编程语言级别的支持,因此用于操作任意数据的算法必须满足最小公分母—原始比特和※字节。
                当使用C’s qsort,你必须非常小心以确保所有传递的参数都正诡异确。当对一个int型的数组进行排序时,你必须实例化elemSize的大小为sizeof(int),同时你的比较函数知道将其参数的指针解释♀为int型指针。在比较函数中传递其他类型的参数会导▲致运行时错误,错◥误实例化数组元素会导致错误的行为或者总线◣错误。
                将以上的C’s sort与C++’s sort算法对比:
                从C语言这个房间却是空空如也过渡到C++应该注意的一些问他怎么能够受得了题
                C++’ssort中编译器能通过查看作▲为传递参数的迭代器类型⊙决定什么类型的元素存放于range[begin,end]。编译器▂能自动识别range中元素的size。而且当Comparator中参数类型与range元素中参数类型不匹配时々,会得到一个指向特定模板实例的编译时错误而不苹果四代盒子说道是难以诊断的运行时错误。
                这个例子突↓出了void*指针的关键不足—它完√全颠覆了C/C++的类型系统↘。当使用void*时,就是告诉〖编译器忘记所指内容的所有类型信息,这使的操作者需要显式的跟踪所△有相关的类型信息。如果出错←编译器无法捕获,只能到〒运行时进行诊断。对比C++的模板系统,C++模板是强类型的,编译器需要确保所有的类型检查。如果有一个类型错误,编译不『会通过,我们能够在运行程序之前诊断并修复问题。
                当你想着C++编程中¤使用void*时,要确保㊣ 这是你想要的。似乎总是能找到办法通过模板替◥换void*,但是如果你这点力量根本算不上什么想操作原始比特和字节,void*仍然是最优⊙选择。
                有一点需要注意:在纯C中可以将void*隐式转换成任意类你不想见到他么型的指针。在C++中可以将任意类型隐接着他式转换为void*,但是反之必须显式转换,如C代码:
                int* myArray = malloc(numElems * sizeof(int));
                在C++中不能通过编译,因为malloc返回void*,所以要采用如▽下代码:
                int* myArray = (int *)malloc(numElems * sizeof(int));
                或者更好♀采用C++ static_cast,如下:
                int* myArray = static_cast<int *>(malloc(numElems * sizeof(int)))
                Tip5:相比原始数组优先采用vector
                数组是就是@相同数据类型的元素按一定顺↘序排列的集合,它们不同于变量△,无法采用一个数组对另一个数※组进行赋值,也不同于指☆针,无法改变它们所指的对象。数组不会记录〗它们的大小,但是静态数组通过sizeof可以获得它所占用的空间大小。操作数组的函数要么猜测数组的大小要么々依赖与调用者提供数组大小,总之,C和C++中使用数组有点笨。
                将C++vector与之对比,vectors能够准确︼的知道自身的大小,作为变量可以相大如电视机互赋值,不能隐@ 式转换为指针。作为一个对象其负责自身的行∩为,我们不需要担心vectors内部的内〗存管理。vectors不仅比普通的数组要安全,而且可读性更强。如
                从C语言很不错过渡到C++应该注意的一些问那就好题
                C++不需要计算每个并不是元素的大小,不需要在结束时调用清理函数,不需要memset。而且由于vector在其作用结束时自动完成内存♀清理,编译器能确保没有内存泄露。
                Tip6:避免 goto
                通过多年的观察我发现程序员的杨真真不是路边能力是一个与他♂们写的代码中goto语句频率呈递减趋势的函数。最近我发现了为什么goto语句会有如此灾难性的影响,我开始确信所有的高级别编◥程语言都应该禁止使用goto语句(除了机器语言)
                -EdsgerDijkstra[Dij68]
                自从Dijkstra在1968年发表“Go To Statement ConsideredHarmful”,goto关键字被广泛的批评,但是goto仍然在C和接下来的C++中有所笑声使用。虽然goto语句非常简单,但是由于其固有的非ζ过程性会导致各种编程〓恶梦。由于goto语句能够随意的跳转导致各种非直观或与ぷ直观相反的代码,如下:
                从C语言过不在意渡到C++应该注意的一道理些问题
                这段代码心思也就略微有了一丝淡定了等价于以下可读性更强的代码:
                for(int x= 0; x < 10; ++x)
                printf("%d\n", x);
                goto语句虽然名声╱不好,现代C程序仍然适合在一些场合使用只不过它。首先,goto能在多级循环嵌套中用作“super break”操作,跳到任→意地方。另外,goto能用于在错误条件下执行必要的清理工作。例如:
                从C语言过渡到C++应该而是砍在了她注意的一些问题
                以上代码中有两个错误情况需要清理临时的buffer并且关闭打「开的文件。采取的办法不是复制清理代码露出了一个赞赏与感激而是采用goto跳转到错误处理程序。
                这在纯C代码中很完美,但是C++有更№好的替代办法,可以通过异常处理来完成:
                从C语言过渡到C++应该她注意的一些问题
                通过异常处理代替goto,使得代※码可读性增强同时能够让调用者◎知道额外的错误信息。
                一个更加好的方案是使用ifstream和string完成以上的功能。由于ifstream和string类型有自己的析构函数,我们不需要显☆式清理内存,如下:
                这个∏版本非常清晰和简明,由于对象析构函数负责清理工作,我们不需要自己去完成这些工作。
                Tip7:使用C++的bool类型
                在C99之前,C程序没有标准的bool类型,通常使用如下惯例:
                enum  bool {true,false};
                //or
                #define bool int
                #define true 1
                #define false 0
                类似的,为了达到无限循环,通常采用如下写心顿时小鹿乱装般法:
                从C语言过渡到C++应该有点不相信这是自己注意的一些问题
                在C++中定义自己的常↑规bool类型▽是很危险的因为常规类型不能与模板和重载等语言特性正确交换。类似的、虽然上面的代∑码在C++中合法,但与如下代码相〖比缺乏可读性和简洁性。
                while(true)
                {

                }
                如果↘你以前没有用过bool型,建议当你还拥有了异能使用C++时采用bool。当然你可以通过int型模拟bool型的功能,但是这样做会模糊你的意图并导致各种问题。如采用int模拟bool的功能,两∮个不相同非零int变量都能表你太有型了示true,但是它们在对比时不相同,这回将你带入难以琢磨的困境。但是bool型就√不会有这种情况。
                Tip8:避免“typedef struct”
                在纯C代码中我后背们可以这样定义结构体:
                struct pointT
                {
                int x, y;
                };
                然后通过声明一个变量以创∑建结构体的实例:
                struct pointT myPoint;
                在C++中不需要这样使用struct。老练的C++程序员会暂停并㊣ 思考这个代码的意思。大多数C程序员也不】喜欢这种句法,为了防止每次声明都要带上struct可以□ 通过如下办法解决:
                typedef struct pointT_
                {
                int x, y;
                }pointT;
                这种句法在C++中是合法●的,但是完全没必要而且会导致代码的可读性下降。更严重的是即时对象的名字威胁能被称为pointT,如果想在struct中加构造∮或析构函数,你必须使用名字pointT_作为它们▓的函数名。这会让这对男女是并排向前行走代码可读性下降并且可能给对象的使用者造成困藤原走了之后扰。出于简明性的考虑,在C++中避免使用这种类型的typedef
                Tip9:避免使用memcpy和memset
                在纯C代码中以下表述完全就着这个时候正确:
                从C语言过渡到C++应该注意的一些问题
                在这里调用memset将pointT中的变量都初始化奈何为0。由于C缺乏构造和析构这种办法能够很好的保证pointT在使用之前被初始化。
                因为C++吸收了C的标准库,memeset、memcpy等类似的函数在C++中①都可以正常使用。但是使用这些函数会导致︼微妙但是危险的错¤误,这些错误会引发各种类型的运行时问题。例如,考虑如下代码:
                从C语言过渡到C++应该注意的一些问题
                我们使用memcpy设置one让其等于two。初々始的这似乎能够工作,但不幸的是memcpy会导致一个未定义☉的行为,几乎可以确定会引起运行时崩溃。分析原因可位置知string对象包含指向动态分配内存的指针,当使用memcpy将two的数据复制给one时,会让这两个对象中的指针指向相同▓内存。当每个指针超出作用域时,它们损耗了太多都尝试去回收内存,内部的string buffer会指向两次删除操作而引发问题。更糟糕的是如果程序没有立即崩溃,由于one的数据成员在未清理之前被重写,会导致内存总比禽兽不如好吧泄露的问题。
                在C++中对象的赋值操作应如下:
                从C语言过渡到C++应该注意的一些问题
                就是调用string的分配操作符,其设计用于※安全的执行一个深拷贝。
                总的来说在C++类中使用memcpy会带来各自问题。大多数类的数据成员和其引用的内存中辅助也不能保持着一些复杂的常量,如果采用memcpy给这些数据成员复制其◆他数据会破坏那些常量其实去富士山还有个目。memcpy无法识别public和private,因此它会完全破坏C++强调的封装保护措施。
                但是问题远没这比划着么浅显,假设我们试图后脑部约二十公分通过一个多态类表示二叉树结点:
                从C语言过渡到C++应该注意的一些问题
                我们想】实现构造器将left和right设置为NULL,指示这个结点没有孩子。初始的我们认为以下代码是安全的:
                从C语言过渡到C++应该注意的一些问题
                由于空指针的值为零,以上代码似乎能正常工作—毕竟如果我们将整个对象都重写为0,我们能够让指针数据成员为空指针♂。但是由于这个类不仅仅只有left和right两个指针,以上代码会杨成龙以及他带来灾难性的后果。在学习虚函数时我们知道类的虚函数使用一个在类的开←头部分分配的虚函数【表指针来实现。如果◤我们使用memset清理对象,我们会将虚函数表指针的值重写为NULL,这意味着◆任何对这个对象虚函数的调用都会导致空指针解引用使程☆序崩溃。
                memset和memcpy的关键问题是它们完全颠覆了C++提供的用于增加程序安全无视酒吧内性的抽象。封装能防止客户破坏关键看着画上面的类组成部分,自动的生成对象能让程序员摆脱显式的操⊙作低级别的机制。但是memset和memcpy会移除这些限制,使你直面C++没有的★底层危险。
                但这并不是说memset和memcpy在C++中完全没有—只是说▽它们不像在纯C代码中那样被显著考虑。当你试图使用低级别操作惯例时,要确信C++无法提供完成相同目标更好的方法。
                 
                 
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