C++程序员必读：让你的代码更强大-白红宇

C++程序员必读：让你的代码更强大

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发布时间：2019-05-26

本文共 15875 字，大约阅读时间需要 52 分钟。

这篇文章提出了一些建议，能有引导我们写出更加强壮的C++代码，以避免产生灾难性的错误。即使、因为其复杂性和项目团队结构，你的程序目前不遵循任何编码规则，按照下面列出的简单的规则可以帮助您避免大多数的崩溃情况。

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Introduction

在实际的项目中,当项目的代码量不断增加的时候，你会发现越来越难管理和跟踪其各个组件，如其不善，很容易就引入BUG。因此、我们应该掌握一些能让我们程序更加健壮的方法。

这篇文章提出了一些建议，能有引导我们写出更加强壮的代码，以避免产生灾难性的错误。即使、因为其复杂性和项目团队结构，你的程序目前不遵循任何编码规则，按照下面列出的简单的规则可以帮助您避免大多数的崩溃情况。

Background

先来介绍下作者开发一些软件(CrashRpt),你可以http://code.google.com/p/crashrpt/网站上下载源代码。CrashRpt 顾名思义软件崩溃记录软件(库)，它能够自动提交你电脑上安装的软件错误记录。它通过以太网直接将这些错误记录发送给你，这样方便你跟踪软件问题，并及时修改，使得用户感觉到每次发布的软件都有很大的提高，这样他们自然很高兴。

图 1、CrashRpt 库检测到错误弹出的对话框

在分析接收的错误记录的时候,我们发现采用下文介绍的方法能够避免大部分程序崩溃的错误。例如、局部变量未初始化导致数组访问越界，指针使用前未进行检测(NULL)导致访问访问非法区域等。

我已经总结了几条代码设计的方法和规则，在下文一一列出，希望能够帮助你避免犯一些错误，使得你的程序更加健壮。

Initializing Local Variables

使用未初始化的局部变量是引起程序崩溃的一个比较普遍的原因，例如、来看下面这段程序片段：

// Define local variables   
    BOOL bExitResult; // This will be TRUE if the function exits successfully   
    FILE* f; // Handle to file   
    TCHAR szBuffer[_MAX_PATH];   // String buffer   
         
    // Do something with variables above...

上面的这段代码存在着一个潜在的错误，因为没有一个局部变量初始化了。当你的代码运行的时候，这些变量将被默认负一些错误的数值。例如bExitResult 数值将被负为-135913245 ，szBuffer 必须以“\0”结尾,结果不会。因此、局部变量初始化时非常重要的，如下正确代码：

// Define local variables   
      
    // Initialize function exit code with FALSE to indicate failure assumption   
    BOOL bExitResult = FALSE; // This will be TRUE if the function exits successfully   
    // Initialize file handle with NULL   
    FILE* f = NULL; // Handle to file   
    // Initialize string buffer with empty string   
    TCHAR szBuffer[_MAX_PATH] = _T("");   // String buffer   
    // Do something with variables above...

注意：有人说变量初始化会引起程序效率降低，是的，确实如此，如果你确实非常在乎程序的执行效率，去除局部变量初始化，你得想好其后果。

Initializing WinAPI Structures

许多Windows API都接受或则返回一些结构体参数，结构体如果没有正确的初始化，也很有可能引起程序崩溃。大家可能会想起用ZeroMemory宏或者memset()函数去用0填充这个结构体(对结构体对应的元素设置默认值)。但是大部分Windows API 结构体都必须有一个cbSIze参数,这个参数必须设置为这个结构体的大小。

看看下面代码，如何初始化Windows API结构体参数:

NOTIFYICONDATA nf; // WinAPI structure   
    memset(&nf,0,sizeof(NOTIFYICONDATA)); // Zero memory   
    nf.cbSize = sizeof(NOTIFYICONDATA); // Set structure size!   
    // Initialize other structure members   
    nf.hWnd = hWndParent;   
    nf.uID = 0;      
    nf.uFlags = NIF_ICON | NIF_TIP;   
    nf.hIcon = ::LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);   
    _tcscpy_s(nf.szTip, 128, _T("Popup Tip Text"));   
             
    // Add a tray icon   
    Shell_NotifyIcon(NIM_ADD, &nf);

注意:千万不要用ZeroMemory和memset去初始化那些包括结构体对象的结构体,这样很容易破坏其内部结构体,从而导致程序崩溃.

// Declare a C++ structure   
    struct ItemInfo   
    {   
      std::string sItemName; // The structure has std::string object inside   
      int nItemValue;   
    };    
      
    // Init the structure   
    ItemInfo item;   
    // Do not use memset()! It can corrupt the structure   
    // memset(&item, 0, sizeof(ItemInfo));   
    // Instead use the following   
    item.sItemName = "item1";   
    item.nItemValue = 0;    
       这里最好是用结构体的构造函数对其成员进行初始化.   
      
    // Declare a C++ structure   
    struct ItemInfo   
    {   
      // Use structure constructor to set members with default values   
      ItemInfo()   
      {   
        sItemName = _T("unknown");   
        nItemValue = -1;   
      }   
             
      std::string sItemName; // The structure has std::string object inside   
      int nItemValue;   
    };   
    // Init the structure   
    ItemInfo item;   
    // Do not use memset()! It can corrupt the structure   
    // memset(&item, 0, sizeof(ItemInfo));   
    // Instead use the following   
    item.sItemName = "item1";   
    item.nItemValue = 0;

Validating Function Input

在函数设计的时候,对传入的参数进行检测是一直都推荐的。例如、如果你设计的函数是公共API的一部分,它可能被外部客户端调用，这样很难保证客户端传进入的参数就是正确的。

例如，让我们来看看这个hypotethical DrawVehicle() 函数，它可以根据不同的质量来绘制一辆跑车，这个质量数值(nDrawingQaulity )是0~100。prcDraw 定义这辆跑车的轮廓区域。

看看下面代码，注意观察我们是如何在使用函数参数之前进行参数检测：

BOOL DrawVehicle(HWND hWnd, LPRECT prcDraw, int nDrawingQuality)   
      {   
        // Check that window is valid   
        if(!IsWindow(hWnd))   
          return FALSE;   
        
        // Check that drawing rect is valid   
        if(prcDraw==NULL)   
          return FALSE;   
        
        // Check drawing quality is valid   
        if(nDrawingQuality<0 || nDrawingQuality>100)   
          return FALSE;   
          
        // Now it's safe to draw the vehicle   
        
        // ...   
        
        return TRUE;   
      }

Validating Pointers

在指针使用之前，不检测是非常普遍的，这个可以说是我们引起软件崩溃最有可能的原因。如果你用一个指针，这个指针刚好是NULL,那么你的程序在运行时,将报出异常。

CVehicle* pVehicle = GetCurrentVehicle();   
      
    // Validate pointer   
    if(pVehicle==NULL)   
    {   
      // Invalid pointer, do not use it!   
      return FALSE;   
    }

Initializing Function Output

如果你的函数创建了一个对象，并要将它作为函数的返回参数。那么记得在使用之前把他复制为NULL。如不然，这个函数的调用者将使用这个无效的指针，进而一起程序错误。如下错误代码：

int CreateVehicle(CVehicle** ppVehicle)     
      {     
        if(CanCreateVehicle())     
        {     
          *ppVehicle = new CVehicle();     
          return 1;     
        }         
          
        // If CanCreateVehicle() returns FALSE,     
        // the pointer to *ppVehcile would never be set!     
        return 0;     
      }

正确的代码如下；

int CreateVehicle(CVehicle** ppVehicle)     
      {     
        // First initialize the output parameter with NULL     
        *ppVehicle = NULL;     
          
        if(CanCreateVehicle())     
        {     
          *ppVehicle = new CVehicle();     
          return 1;     
        }         
          
        return 0;     
      }

Cleaning Up Pointers to Deleted Objects

在内存释放之后,无比将指针复制为NULL。这样可以确保程序的没有那个地方会再使用无效指针。其实就是，访问一个已经被删除的对象地址，将引起程序异常。如下代码展示如何清除一个指针指向的对象：

// Create object   
    CVehicle* pVehicle = new CVehicle();   
    delete pVehicle; // Free pointer   
    pVehicle = NULL; // Set pointer with NULL

Cleaning Up Released Handles

在释放一个句柄之前，务必将这个句柄复制伪NULL (0或则其他默认值)。这样能够保证程序其他地方不会重复使用无效句柄。看看如下代码，如何清除一个Windows API的文件句柄：

HANDLE hFile = INVALID_HANDLE_VALUE;    
      
    // Open file   
    hFile = CreateFile(_T("example.dat"), FILE_READ|FILE_WRITE, FILE_OPEN_EXISTING);   
    if(hFile==INVALID_HANDLE_VALUE)   
    {   
      return FALSE; // Error opening file   
    }   
      
    // Do something with file   
      
    // Finally, close the handle   
    if(hFile!=INVALID_HANDLE_VALUE)   
    {   
      CloseHandle(hFile);   // Close handle to file   
      hFile = INVALID_HANDLE_VALUE;   // Clean up handle   
    }

下面代码展示如何清除File *句柄：

// First init file handle pointer with NULL   
    FILE* f = NULL;   
      
    // Open handle to file   
    errno_t err = _tfopen_s(_T("example.dat"), _T("rb"));   
    if(err!=0 || f==NULL)   
      return FALSE; // Error opening file   
      
    // Do something with file   
      
    // When finished, close the handle   
    if(f!=NULL) // Check that handle is valid   
    {   
      fclose(f);   
      f = NULL; // Clean up pointer to handle   
    }

Using delete [] Operator for Arrays

如果你分配一个单独的对象，可以直接使用new ，同样你释放单个对象的时候,可以直接使用delete . 然而,申请一个对象数组对象的时候可以使用new,但是释放的时候就不能使用delete ,而必须使用delete[]：

 // Create an array of objects   
     CVehicle* paVehicles = new CVehicle[10];   
     delete [] paVehicles; // Free pointer to array   
     paVehicles = NULL; // Set pointer with NULL   
    or   
     // Create a buffer of bytes   
     LPBYTE pBuffer = new BYTE[255];   
     delete [] pBuffer; // Free pointer to array   
     pBuffer = NULL; // Set pointer with NULL

Allocating Memory Carefully

有时候，程序需要动态分配一段缓冲区，这个缓冲区是在程序运行的时候决定的。例如、你需要读取一个文件的内容，那么你就需要申请该文件大小的缓冲区来保存该文件的内容。在申请这段内存之前，请注意，malloc() or new是不能申请0字节的内存，如不然，将导致malloc() or new函数调用失败。传递错误的参数给malloc() 函数将导致C运行时错误。如下代码展示如何动态申请内存：

// Determine what buffer to allocate.   
    UINT uBufferSize = GetBufferSize();    
      
    LPBYTE* pBuffer = NULL; // Init pointer to buffer   
      
    // Allocate a buffer only if buffer size > 0   
    if(uBufferSize>0)   
     pBuffer = new BYTE[uBufferSize];

为了进一步了解如何正确的分配内存，你可以读下Secure Coding Best Practices for Memory Allocation in C and C++（http://www.codeproject.com/KB/tips/CBP_for_memory_allocation.aspx）这篇文章。

Using Asserts Carefully

Asserts用语调试模式检测先决条件和后置条件。但当我们编译器处于release模式的时候，Asserts在预编阶段被移除。因此，用Asserts是不能够检测我们的程序状态,错误代码如下：

#include 
     
         
        
     // This function reads a sports car's model from a file   
     CVehicle* ReadVehicleModelFromFile(LPCTSTR szFileName)   
     {   
       CVehicle* pVehicle = NULL; // Pointer to vehicle object   
      
       // Check preconditions   
       assert(szFileName!=NULL); // This will be removed by preprocessor in Release mode!   
       assert(_tcslen(szFileName)!=0); // This will be removed in Release mode!   
      
       // Open the file   
       FILE* f = _tfopen(szFileName, _T("rt"));   
      
       // Create new CVehicle object   
       pVehicle = new CVehicle();   
      
       // Read vehicle model from file   
      
       // Check postcondition    
       assert(pVehicle->GetWheelCount()==4); // This will be removed in Release mode!   
      
       // Return pointer to the vehicle object   
       return pVehicle;   
     }

看看上述的代码，Asserts能够在debug模式下检测我们的程序,在release 模式下却不能。所以我们还是不得不用if()来这步检测操作。正确的代码如下;

CVehicle* ReadVehicleModelFromFile(LPCTSTR szFileName, )   
     {   
       CVehicle* pVehicle = NULL; // Pointer to vehicle object   
      
       // Check preconditions   
       assert(szFileName!=NULL); // This will be removed by preprocessor in Release mode!   
       assert(_tcslen(szFileName)!=0); // This will be removed in Release mode!   
      
       if(szFileName==NULL || _tcslen(szFileName)==0)   
         return NULL; // Invalid input parameter   
      
       // Open the file   
       FILE* f = _tfopen(szFileName, _T("rt"));   
      
       // Create new CVehicle object   
       pVehicle = new CVehicle();   
      
       // Read vehicle model from file   
      
       // Check postcondition    
       assert(pVehicle->GetWheelCount()==4); // This will be removed in Release mode!   
      
       if(pVehicle->GetWheelCount()!=4)   
       {    
         // Oops... an invalid wheel count was encountered!     
         delete pVehicle;    
         pVehicle = NULL;   
       }   
      
       // Return pointer to the vehicle object   
       return pVehicle;   
     }

Checking Return Code of a Function

断定一个函数执行一定成功是一种常见的错误。当你调用一个函数的时候，建议检查下返回代码和返回参数的值。如下代码持续调用Windows API ,程序是否继续执行下去依赖于该函数的返回结果和返回参数值。

HRESULT hres = E_FAIL;   
        IWbemServices *pSvc = NULL;   
        IWbemLocator *pLoc = NULL;   
           
        hres =  CoInitializeSecurity(   
            NULL,    
            -1,                          // COM authentication   
            NULL,                        // Authentication services   
            NULL,                        // Reserved   
            RPC_C_AUTHN_LEVEL_DEFAULT,   // Default authentication    
            RPC_C_IMP_LEVEL_IMPERSONATE, // Default Impersonation     
            NULL,                        // Authentication info   
            EOAC_NONE,                   // Additional capabilities    
            NULL                         // Reserved   
            );   
                             
        if (FAILED(hres))   
        {   
            // Failed to initialize security   
            if(hres!=RPC_E_TOO_LATE)    
               return FALSE;   
        }   
           
        hres = CoCreateInstance(   
            CLSID_WbemLocator,                
            0,    
            CLSCTX_INPROC_SERVER,    
            IID_IWbemLocator, (LPVOID *) &pLoc);   
        if (FAILED(hres) || !pLoc)   
        {   
            // Failed to create IWbemLocator object.    
            return FALSE;                  
        }   
          
        hres = pLoc->ConnectServer(   
             _bstr_t(L"ROOT\\CIMV2"), // Object path of WMI namespace   
             NULL,                    // User name. NULL = current user   
             NULL,                    // User password. NULL = current   
             0,                       // Locale. NULL indicates current   
             NULL,                    // Security flags.   
             0,                       // Authority (e.g. Kerberos)   
             0,                       // Context object    
             &pSvc                    // pointer to IWbemServices proxy   
             );   
           
        if (FAILED(hres) || !pSvc)   
        {   
            // Couldn't conect server   
            if(pLoc) pLoc->Release();        
            return FALSE;     
        }   
        hres = CoSetProxyBlanket(   
           pSvc,                        // Indicates the proxy to set   
           RPC_C_AUTHN_WINNT,           // RPC_C_AUTHN_xxx   
           RPC_C_AUTHZ_NONE,            // RPC_C_AUTHZ_xxx   
           NULL,                        // Server principal name    
           RPC_C_AUTHN_LEVEL_CALL,      // RPC_C_AUTHN_LEVEL_xxx    
           RPC_C_IMP_LEVEL_IMPERSONATE, // RPC_C_IMP_LEVEL_xxx   
           NULL,                        // client identity   
           EOAC_NONE                    // proxy capabilities    
        );   
        if (FAILED(hres))   
        {   
            // Could not set proxy blanket.   
            if(pSvc) pSvc->Release();   
            if(pLoc) pLoc->Release();        
            return FALSE;                  
        }

Using Smart Pointers

如果你经常使用用享对象指针，如COM 接口等，那么建议使用智能指针来处理。智能指针会自动帮助你维护对象引用记数，并且保证你不会访问到被删除的对象。这样，不需要关心和控制接口的生命周期。关于智能指针的进一步知识可以看看Smart Pointers - What, Why, Which?（http://ootips.org/yonat/4dev/smart-pointers.html）和 Implementing a Simple Smart Pointer in C++（http://www.codeproject.com/KB/cpp/SmartPointers.aspx）这两篇文章。

如面是一个展示使用ATL's CComPtr template 智能指针的代码，该部分代码来至于MSDN。

#include 
     
         
    #include 
      
           
    #include 
       
         // Contains the declaration of CComPtr.   
    int WINAPI wWinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE, PWSTR pCmdLine, int nCmdShow)   
    {   
        HRESULT hr = CoInitializeEx(NULL, COINIT_APARTMENTTHREADED |    
            COINIT_DISABLE_OLE1DDE);   
        if (SUCCEEDED(hr))   
        {   
            CComPtr
        
          pFileOpen;   
            // Create the FileOpenDialog object.   
            hr = pFileOpen.CoCreateInstance(__uuidof(FileOpenDialog));   
            if (SUCCEEDED(hr))   
            {   
                // Show the Open dialog box.   
                hr = pFileOpen->Show(NULL);   
                // Get the file name from the dialog box.   
                if (SUCCEEDED(hr))   
                {   
                    CComPtr
         
           pItem;   
                    hr = pFileOpen->GetResult(&pItem);   
                    if (SUCCEEDED(hr))   
                    {   
                        PWSTR pszFilePath;   
                        hr = pItem->GetDisplayName(SIGDN_FILESYSPATH, &pszFilePath);   
                        // Display the file name to the user.   
                        if (SUCCEEDED(hr))   
                        {   
                            MessageBox(NULL, pszFilePath, L"File Path", MB_OK);   
                            CoTaskMemFree(pszFilePath);   
                        }   
                    }   
                    // pItem goes out of scope.   
                }   
                // pFileOpen goes out of scope.   
            }   
            CoUninitialize();   
        }   
        return 0;   
    }

Using == Operator Carefully

先来看看如下代码;

CVehicle* pVehicle = GetCurrentVehicle();   
        
    // Validate pointer   
    if(pVehicle==NULL) // Using == operator to compare pointer with NULL   
       return FALSE;    
      
    // Do something with the pointer   
    pVehicle->Run();

上面的代码是正确的,用语指针检测。但是如果不小心用“=”替换了“==”，如下代码;

CVehicle* pVehicle = GetCurrentVehicle();   
      
     // Validate pointer   
     if(pVehicle=NULL) // Oops! A mistyping here!   
        return FALSE;    
      
     // Do something with the pointer   
     pVehicle->Run(); // Crash!!!

看看上面的代码,这个的一个失误将导致程序崩溃。

这样的错误是可以避免的，只需要将等号左右两边交换一下就可以了。如果在修改代码的时候，你不小心产生这种失误，这个错误在程序编译的时候将被检测出来。

原文：

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