C++ 设计指南

C++ 接口应在类型和签名中编码所有权、生命周期和可替代性。C++ Core Guidelines 的 Rule of Zero 正是这一设计的结果：由 RAII 成员组成的领域值不应手动重复它们的复制、移动和销毁行为。

资源所有者和领域值 #

资源所有者类型获取一个资源，在析构函数中释放它，并说明是否允许复制或转移。句柄表示对资源的访问；所有者句柄还承担释放资源的责任。当标准所有者不能表达资源的获取、释放或错误策略时，使用所有者句柄是合适的：

cpp

#include <cstdio>
#include <utility>

class File {
public:
    explicit File(std::FILE* owned_handle) noexcept : handle_(owned_handle) {}
    ~File() { if (handle_) std::fclose(handle_); }

    File(const File&) = delete;
    File& operator=(const File&) = delete;
    File(File&& other) noexcept : handle_(std::exchange(other.handle_, nullptr)) {}
    File& operator=(File&& other) noexcept {
        if (this != &other) {
            if (handle_) std::fclose(handle_);
            handle_ = std::exchange(other.handle_, nullptr);
        }
        return *this;
    }

private:
    std::FILE* handle_;
};

栈展开期间析构函数不能抛出异常。当调用者必须观察释放失败时，提供显式的类似 close() 的操作，然后让析构函数执行不抛出异常的清理。确保自定义移动操作转移资源，并使源对象处于可安全销毁的状态；默认的指针移动会复制裸指针，因此对于所有者裸句柄是错误的。如果能够表达所有权，应优先使用带自定义删除器的 std::unique_ptr。

领域值应组合正确的所有者：

cpp

#include <string>
#include <utility>
#include <vector>

class Entry {
public:
    explicit Entry(std::string name) : name_(std::move(name)) {}

private:
    std::string name_;
    std::vector<std::string> labels_;
};

由于 std::string 和 std::vector 已经提供值语义，Entry 不需要自定义析构函数、复制操作或移动操作。

用继承表示接口 #

公有继承表示接口层面的“是一个”关系。只有当基类的每个有效操作对派生类型仍然有效时，才使用公有继承；若只是为了复用实现而不需要可替代性，则使用组合。

cpp

struct Shape {
    virtual ~Shape() = default;
    virtual double area() const = 0;
};

当客户端可以通过基类指针销毁派生对象时，多态基类需要虚析构函数。使用 override 标记有意的重写；只有在有意关闭扩展边界时才使用 final。保持表示私有，因为允许访问可变表示会像公开数据一样直接削弱不变量。

将参数作为所有权契约 #

在考虑复制成本之前，先根据所有权和生命周期要求选择参数形式：

参数	契约
`T`	被调用方接收自己的值；适合廉价值，或被调用方会保留副本的情况。
`const T&`	非所有者只读借用；调用者在调用期间负责维持生命周期。
`T&`	非空可变借用；被调用方可以修改被引用对象，但不拥有它。
`T*`	可以为空的借用；空值必须具有文档化的含义。
`std::unique_ptr<T>` 按值传递	所有权转移给被调用方。
`std::shared_ptr<T>` 按值传递	建立或延长共享所有权；仅在确实需要共享生命周期时使用。

按值接收 std::string 并将其移动到存储中，可以为左值和右值调用者高效表达独立保留的值：

cpp

#include <string>
#include <utility>

class User {
public:
    explicit User(std::string name) : name_(std::move(name)) {}

private:
    std::string name_;
};

不要使用裸指针隐藏所有权转移。当调用者承担责任时，应返回 std::unique_ptr<T> 等所有者值；只有在 API 能够说明并维持被借用对象的生命周期时，才返回引用或非所有者指针。

C++ 设计指南

资源所有者和领域值 #

用继承表示接口 #

将参数作为所有权契约 #

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