Семинар 3 (18.09.2015)

Как "правильно" писать программы на C++ (часть 1)

Один из наиболее важных принципов при программировании на C++ можно сформулировать следующим образом:

не смешивайте C и C++.

Несмотря на то, что язык C++ позволяет так делать, и то, что программа на C почти всегда является валидной программой на C++, на практике такое смешивание приводит к запутыванию кода и ошибкам.

Как понять, что вы смешиваете два языка?

• Использование библиотечных функций C. Если в коде подключены библиотеки <stdio.h>, <stdlib.h>, <string.h>, то это повод провести рефакторинг и использовать C++ аналоги. (Хотя есть некоторые исключения, например ).

• Как следствие предыдущего пункта: использование для ввода/вывода функций printf, scanf и других. Вместо них предпочтительнее использовать потоки ввода/вывода (a.k.a. streams, не путать с threads!).

• Строки. Используйте std::string вместо char*.

• Использование "сырых" указателей. Старайтесь использовать либо непосредственно объекты, либо ссылки. Конечно, совсем без указателей не обойтись (например, как в случае со связным списком), поэтому старайтесь придерживаться следующих правил:

  • "Спрячьте" всю работу с указателями внутрь реализации класса - пользователь класса не должен думать о том, что делать с указателями, например, нужно ли удалять пямять, после работы с указателем.

  • Если работы с указателями не избежать, используйте "умные" указатели: unique_ptr и shared_ptr. Но надо помнить, что работа с ними имеет свои "особенности".

Небольшой пример, демонстрирующий сложности при работе с указателями:

void doSomeWork() {
    // Никогда так не пишите!
    // 1. оператор new - надо не забыть в конце сделать delete
    std::string * str = new std::string("hello world");

    if (str->find('o') != std::string::npos) {
        // 2. Ещё одна точка выхода из функции - нужно удалить str:
        delete str;
        return
    }

    // Вызов функции, что будет если она выбросит исключение?
    // Можно конечно обернуть её в try-catch (или обернуть всё в try-catch)
    // Но выглядеть будет не очень аккуратно
    doSomeOtherWork();

    if (str->size() > 10) {
        // Ещё одна точка выхода. Это начинает напоминать тот хаос,
        // который был с управлением ресурсами в C.
        delete str;
        return;
    }

    delete str;
}

Ещё один пример:

char * getSomeString();

// ...

char * str = getSomeString();
// do something with str...
// Нужно ли удалять память при помощи free или это указатель на статически
// аллоцированный участок памяти? Может быть нужно удалять при помощи какой-то другой функции?
// free(str);

// Лучше так:
std::string getSomeString();

• Вместо malloc и free нужно использовать new и delete (в случае необходимости).

• Использование "традиционных" массивов. Стоит отметить, что в C++ есть форма оператора new, которая позволяет создавать массивы:

    int * list = new int[5]{1, 2, 3};
    for (int i=0; i<5; i++) {
        std::cout << list[i] << std::endl;
    }
    delete[] list;

однако предпочтительнее (то есть, используйте всегда :) ) использовать std::vector.

• Ключевые преимущества вектора:

  • метод size(), позволяющий узнать длину контейнера

  • оператор доступа к элементу ([]) внутри себя проверяет выход за границы массива

  • У вектора много других полезных методов

  • С вектором работает "foreach-like for":

    std::vector<int> v = {1, 2, 4, 8};
    for (int i=0; i<v.size(); i++) {
        std::cout << v[i] << std::endl;
    }

В целом же, использование вектора мало отличается от использования массива:

    std::vector<int> v(5); // вектор длины 5
    v[3] = 13;
    for (int i=0; i<v.size(); i++) {
        std::cout << v[i] << std::endl;
    }

• Помимо вектора в стандартной бииблиотеке есть и другие контейнеры.