【文章內(nèi)容簡介】 圖形軟件產(chǎn)品，我內(nèi)心得意表面謙虛地向一位真正的軟件高手請教。他雖然從未涉足過 3D 圖形領(lǐng)域，卻在幾十分鐘內(nèi)指出該軟件多處重大設(shè)計(jì)錯誤。讓人感覺那套軟件是用紙糊的華麗衣服，扯一下掉一塊，戳一下破個洞。我目瞪口呆地意識到這套軟件毫無實(shí)用價值，一年的心血白化了，并且害死了自己的軟件公司。人的頓悟通常發(fā)生在最心痛的時刻，在沮喪和心痛之后，我作了深刻反省， “面壁”半年，重新溫習(xí)軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識。補(bǔ)修“內(nèi)功”之后，又覺得腰板硬了起來。博士畢業(yè)前半年，我曾到微軟中國研究院找工作，接受微軟公司一位資深軟件工程師的面試。他讓我寫函數(shù) strcpy 的代碼。太容易了吧？錯！這么一個小不點(diǎn)的函數(shù)，他從三個方面考查：（1）編程風(fēng)格；（2）出錯處理；（3）算法復(fù)雜度分析（用于提高性能） 。在大學(xué)里從來沒有人如此嚴(yán)格地考查過我的程序。我化了半個小時，修改了數(shù)次，他還不盡滿意，讓我回家好好琢磨。我精神抖擻地進(jìn)“考場” ，大汗淋漓地出“考場” 。這“高手”當(dāng)?shù)靡蔡C囊了。我又好好地反省了一次。我把反省后的心得體會寫成文章放在網(wǎng)上傳閱，引起了不少軟件開發(fā)人員的共鳴。我因此有幸和國產(chǎn)大型 IT 企業(yè)如華為、上海貝爾、中興等公司的同志們廣泛交流。大家認(rèn)為提高質(zhì)量與生產(chǎn)率是軟件工程要解決的核心問題。高質(zhì)量程序設(shè)計(jì)是非常重要的環(huán)節(jié)，畢竟軟件是靠編程來實(shí)現(xiàn)的。我們心目中的老手們和高手們能否編寫出高質(zhì)量的程序來？不見得都能！就我的經(jīng)歷與閱歷來看，國內(nèi)大學(xué)的計(jì)算機(jī)教育壓根就沒有灌輸高質(zhì)量程序設(shè)計(jì)的觀念，教師們和學(xué)生們也很少自覺關(guān)心軟件的質(zhì)量。勤奮好學(xué)的程序員長期在低質(zhì)量的程序堆中滾爬，吃盡苦頭之后才有一些心得體會，長進(jìn)極慢，我就是一例。現(xiàn)在國內(nèi) IT 企業(yè)擁有學(xué)士、碩士、博士文憑的軟件開發(fā)人員比比皆是，但他們在接受大學(xué)教育時就“先天不足” ，豈能一到企業(yè)就突然實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。試問有多少軟件開發(fā)人員對正確性、健壯性、可靠性、效率、易用性、可讀性（可理解性） 、可擴(kuò)展性、可復(fù)用性、兼容性、可移植性等質(zhì)量屬性了如指掌？并且能在實(shí)踐中運(yùn)用自如？。 “高質(zhì)量”可不是干活小心點(diǎn)就能實(shí)現(xiàn)的！8 / 101我們有充分的理由疑慮：（1）編程老手可能會長期用隱含錯誤的方式編程（習(xí)慣成自然） ，發(fā)現(xiàn)毛病后都不愿相信那是真的?。?）編程高手可以在某一領(lǐng)域?qū)懗鰳O有水平的代碼，但未必能從全局把握軟件質(zhì)量的方方面面。事實(shí)證明如此。我到上海貝爾工作一年來，陸續(xù)面試或測試過近百名“新” “老”程序員的編程技能，質(zhì)量合格率大約是 10％。很少有人能夠?qū)懗鐾耆腺|(zhì)量要求的 if 語句，很多程序員對指針、內(nèi)存管理一知半解，……。領(lǐng)導(dǎo)們不敢相信這是真的。我做過現(xiàn)場試驗(yàn)：有一次部門新進(jìn) 14 名碩士生，在開歡迎會之前對他們進(jìn)行“C++/C 編程技能”摸底考試。我問大家試題難不難？所有的人都回答不難。結(jié)果沒有一個人及格，有半數(shù)人得零分。競爭對手公司的朋友們也做過試驗(yàn)，同樣一敗涂地。真的不是我“心狠手辣”或者要求過高，而是很多軟件開發(fā)人員對自己的要求不夠高。要知道華為、上海貝爾、中興等公司的員工素質(zhì)在國內(nèi) IT 企業(yè)中是比較前列的，倘若他們的編程質(zhì)量都如此差的話，我們怎么敢期望中小公司拿出高質(zhì)量的軟件呢？連程序都編不好，還談什么振興民族軟件產(chǎn)業(yè)，豈不胡扯。我打算定義編程老手和編程高手，請您別見笑。定義 1：能長期穩(wěn)定地編寫出高質(zhì)量程序的程序員稱為編程老手。定義 2：能長期穩(wěn)定地編寫出高難度、高質(zhì)量程序的程序員稱為編程高手。根據(jù)上述定義，馬上得到第一推論：我既不是高手也算不上是老手。在寫此書前，我閱讀了不少程序設(shè)計(jì)方面的英文著作，越看越羞慚。因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)自己連編程基本技能都未能全面掌握，頂多算是二流水平，還好意思談什么老手和高手。希望和我一樣在國內(nèi)土生土長的程序員朋友們能夠做到：（1）知錯就改；（2）經(jīng)常溫故而知新；（3）堅(jiān)持學(xué)習(xí)，天天向上。9 / 101二、本書導(dǎo)讀首先請做附錄 B 的 C++/C 試題（不要看答案） ，考查自己的編程質(zhì)量究竟如何。然后參照答案嚴(yán)格打分。（1）如果你只得了幾十分，請不要聲張，也不要太難過。編程質(zhì)量差往往是由于不良習(xí)慣造成的，與人的智力、能力沒有多大關(guān)系，還是有藥可救的。成績越差，可以進(jìn)步的空間就越大，中國不就是在落后中趕超發(fā)達(dá)資本主義國家嗎？只要你能下決心改掉不良的編程習(xí)慣，第二次考試就能及格了。（2）如果你考及格了，表明你的技術(shù)基礎(chǔ)不錯，希望你能虛心學(xué)習(xí)、不斷進(jìn)步。如果你還沒有找到合適的工作單位，不妨到上海貝爾試一試。（3）如果你考出 85 分以上的好成績，你有義務(wù)和資格為你所在的團(tuán)隊(duì)作“C++/C 編程”培訓(xùn)。希望你能和我們多多交流、相互促進(jìn)。半年前我曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)一顆好苗子，就把他挖到我們小組來。（4）如果你在沒有任何提示的情況下考了滿分，希望你能收我做你的徒弟。編程考試結(jié)束后，請閱讀本書的正文。本書第一章至第六章主要論述 C++/C 編程風(fēng)格。難度不高，但是細(xì)節(jié)比較多。別小看了，提高質(zhì)量就是要從這些點(diǎn)點(diǎn)滴滴做起。世上不存在最好的編程風(fēng)格，一切因需求而定。團(tuán)隊(duì)開發(fā)講究風(fēng)格一致，如果制定了大家認(rèn)可的編程風(fēng)格，那么所有組員都要遵守。如果讀者覺得本書的編程風(fēng)格比較合你的工作，那么就采用它，不要只看不做。人在小時候說話發(fā)音不準(zhǔn)，寫字潦草，如果不改正，總有后悔的時候。編程也是同樣道理。第七章至第十一章是專題論述，技術(shù)難度比較高，看書時要積極思考。特別是第七章“內(nèi)存管理” ，讀了并不表示懂了，懂了并不表示就能正確使用。有一位同事看了第七章后覺得“野指針”寫得不錯，與我切磋了一把?？墒沁^了兩周，他告訴我，他忙了兩天追查出一個 Bug，想不到又是“野指針”出問題，只好重讀第七章。光看本書對提高編程質(zhì)量是有限的，建議大家閱讀本書的參考文獻(xiàn)，那些都是經(jīng)典名著。如果你的編程質(zhì)量已經(jīng)過關(guān)了，不要就此滿足。如果你想成為優(yōu)秀的軟件開發(fā)人員，建議你閱讀并按照 CMMI 規(guī)范做事，讓自己的綜合水平上升一個臺階。上海貝爾的員工可以向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用事業(yè)部軟件工程研究小組索取 CMMI 有關(guān)資料，最好能參加培訓(xùn)。10 / 101三、版權(quán)聲明本書的大部分內(nèi)容取材于作者一年前的書籍手稿（尚未出版） ，現(xiàn)整理匯編成為上海貝爾網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用事業(yè)部的一個規(guī)范化文件，同時作為培訓(xùn)教材。由于 C++/C 編程是眾所周知的技術(shù)，沒有秘密可言。編程的好經(jīng)驗(yàn)應(yīng)該大家共享，我們自己也是這么學(xué)來的。作者愿意公開本書的電子文檔。版權(quán)聲明如下：（1）讀者可以任意拷貝、修改本書的內(nèi)容，但不可以篡改作者及所屬單位。（2）未經(jīng)作者許可，不得出版或大量印發(fā)本書。（3）如果競爭對手公司的員工得到本書，請勿公開使用，以免發(fā)生糾紛。預(yù)計(jì)到 2022 年 7 月，我們將建立切合中國國情的 CMMI 3 級解決方案。屆時，包括本書在內(nèi)的約 1000 頁規(guī)范將嚴(yán)格受控。歡迎讀者對本書提出批評建議。林銳，2022 年 7 月11 / 101第 1 章 文件結(jié)構(gòu)每個 C++/C 程序通常分為兩個文件。一個文件用于保存程序的聲明（declaration ） ，稱為頭文件。另一個文件用于保存程序的實(shí)現(xiàn)（implementation） ，稱為定義（definition）文件。C++/C 程序的頭文件以“.h”為后綴，C 程序的定義文件以 “.c”為后綴，C++ 程序的定義文件通常以“.cpp”為后綴（也有一些系統(tǒng)以“.cc”或 “.cxx”為后綴） 。 版權(quán)和版本的聲明版權(quán)和版本的聲明位于頭文件和定義文件的開頭（參見示例 11） ，主要內(nèi)容有：（1）版權(quán)信息。（2）文件名稱，標(biāo)識符，摘要。（3）當(dāng)前版本號，作者/修改者，完成日期。（4）版本歷史信息。/** Copyright (c) 2022,上海貝爾有限公司網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用事業(yè)部* All rights reserved.* * 文件名稱： * 文件標(biāo)識： 見配置管理計(jì)劃書* 摘 要： 簡要描述本文件的內(nèi)容* * 當(dāng)前版本： * 作 者： 輸入作者（或修改者）名字* 完成日期： 2022年 7月 20日** 取代版本： * 原作者 ： 輸入原作者（或修改者）名字* 完成日期： 2022年 5月 10日*/示例11 版權(quán)和版本的聲明 頭文件的結(jié)構(gòu)頭文件由三部分內(nèi)容組成：12 / 101（1）頭文件開頭處的版權(quán)和版本聲明（參見示例 11） 。（2）預(yù)處理塊。（3）函數(shù)和類結(jié)構(gòu)聲明等。假設(shè)頭文件名稱為 ，頭文件的結(jié)構(gòu)參見示例 12。? 【規(guī)則 121】為了防止頭文件被重復(fù)引用，應(yīng)當(dāng)用 ifndef/define/endif 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生預(yù)處理塊。? 【規(guī)則 122】用 include 格式來引用標(biāo)準(zhǔn)庫的頭文件（編譯器將從標(biāo)準(zhǔn)庫目錄開始搜索） 。? 【規(guī)則 123】用 include “” 格式來引用非標(biāo)準(zhǔn)庫的頭文件（編譯器將從用戶的工作目錄開始搜索） 。? 【建議 121】頭文件中只存放“聲明”而不存放“ 定義”在 C++ 語法中，類的成員函數(shù)可以在聲明的同時被定義，并且自動成為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。這雖然會帶來書寫上的方便，但卻造成了風(fēng)格不一致，弊大于利。建議將成員函數(shù)的定義與聲明分開，不論該函數(shù)體有多么小。? 【建議 122】不提倡使用全局變量，盡量不要在頭文件中出現(xiàn)象 extern int value 這類聲明。// 版權(quán)和版本聲明見示例 11，此處省略。ifndef GRAPHICS_H // 防止 被重復(fù)引用define GRAPHICS_Hinclude // 引用標(biāo)準(zhǔn)庫的頭文件…include “” // 引用非標(biāo)準(zhǔn)庫的頭文件…void Function1(…)。 // 全局函數(shù)聲明…class Box // 類結(jié)構(gòu)聲明{…}。endif示例 12 C++/C 頭文件的結(jié)構(gòu)13 / 101 定義文件的結(jié)構(gòu)定義文件有三部分內(nèi)容：（1） 定義文件開頭處的版權(quán)和版本聲明（參見示例 11） 。（2） 對一些頭文件的引用。（3） 程序的實(shí)現(xiàn)體（包括數(shù)據(jù)和代碼） 。假設(shè)定義文件的名稱為 ，定義文件的結(jié)構(gòu)參見示例 13。// 版權(quán)和版本聲明見示例 11，此處省略。include “” // 引用頭文件…// 全局函數(shù)的實(shí)現(xiàn)體void Function1(…){…}// 類成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)體void Box::Draw(…){…}示例 13 C++/C 定義文件的結(jié)構(gòu) 頭文件的作用早期的編程語言如 Basic、Fortran 沒有頭文件的概念，C++/C 語言的初學(xué)者雖然會用使用頭文件，但常常不明其理。這里對頭文件的作用略作解釋：（1）通過頭文件來調(diào)用庫功能。在很多場合，源代碼不便（或不準(zhǔn)）向用戶公布，只要向用戶提供頭文件和二進(jìn)制的庫即可。用戶只需要按照頭文件中的接口聲明來調(diào)用庫功能，而不必關(guān)心接口怎么實(shí)現(xiàn)的。編譯器會從庫中提取相應(yīng)的代碼。（2）頭文件能加強(qiáng)類型安全檢查。如果某個接口被實(shí)現(xiàn)或被使用時，其方式與頭文件中的聲明不一致，編譯器就會指出錯誤，這一簡單的規(guī)則能大大減輕程序員調(diào)試、改錯的負(fù)擔(dān)。14 / 101 目錄結(jié)構(gòu)如果一個軟件的頭文件數(shù)目比較多（如超過十個） ，通常應(yīng)將頭文件和定義文件分別保存于不同的目錄，以便于維護(hù)。例如可將頭文件保存于 include 目錄，將定義文件保存于 source 目錄（可以是多級目錄） 。如果某些頭文件是私有的，它不會被用戶的程序直接引用，則沒有必要公開其“聲明” 。為了加強(qiáng)信息隱藏，這些私有的頭文件可以和定義文件存放于同一個目錄。15 / 101第 2 章 程序的版式版式雖然不會影響程序的功能，但會影響可讀性。程序的版式追求清晰、美觀，是程序風(fēng)格的重要構(gòu)成因素。可以把程序的版式比喻為“書法” 。好的“書法”可讓人對程序一目了然，看得興致勃勃。差的程序“書法”如螃蟹爬行，讓人看得索然無味，更令維護(hù)者煩惱有加。請程序員們學(xué)習(xí)程序的“書法” ，彌補(bǔ)大學(xué)計(jì)算機(jī)教育的漏洞，實(shí)在很有必要。 空行空行起著分隔程序段落的作用?？招械皿w（不過多也不過少）將使程序的布局更加清晰?？招胁粫速M(fèi)內(nèi)存，雖然打印含有空行的程序是會多消耗一些紙張，但是值得。所以不要舍不得用空行。? 【規(guī)則 211】在每個類聲明之后、每個函數(shù)定義結(jié)束之后都要加空行。參見示例 21（a）? 【規(guī)則 212】在一個函數(shù)體內(nèi)，邏揖上密切相關(guān)的語句之間不加空行，其它地方應(yīng)加空行分隔。參見示例 21（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 21(a) 函數(shù)之間的空行 示例 21(b) 函數(shù)內(nèi)部的空行16 / 101 代碼行? 【規(guī)則 221】一行代碼只做一件事情，如只定義一個變量，或只寫一條語句。這樣的代碼容易閱讀，并且方便于寫注釋。? 【規(guī)則 222】if、for 、while、do 等語句自占一行，執(zhí)行語句不得緊跟其后。不論執(zhí)行語句有多少都要加{}。這樣可以防止書寫失誤。示例 22（a）為