C++真的很难学好？大师告诉你程序设计要怎么做

引言

知乎上关于“C++难学”的话题，有个高赞回答，说用了十年C++，只敢说“我有一定的C++基础”。这内容虽然是戏谑C++难学，但其实也道出了不少程序员的心声。

C++为什么会被认为是一门很难学好的语言？

对于初学者来说，总想把C++的特性都学会了，再去解决问题。那么就会发现，这门语言的特性不仅繁杂，而且还标准还总在更新。

不仅如此，它支持的编程范型还多，包括过程式、面向对象式、函数式、泛型、模板元。一个问题能有N种解法，到底用哪种呢？

我在早期的一个C++项目中，出于强烈的探索心，既炫技式的使用一些特性，还混合了多种编程范型，导致后来工作交接时困难重重。我本来想为问题找到最好答案，结果解决办法本身却成了问题。

C++ 之父 Bjarne Stroustrup 当初在设计这门语言时，一个核心哲学就是将更多的自由交给程序员。所以这也就 C++ 中包含了诸多特性，又支持多种编程范型的原因。

因此，用好 C++ 的前提是程序员对要解决的问题，有足够清楚的认识，从而将语言的威力发挥出来。

那么，C++要怎么学，怎么用？

在《C++沉思录》这本书中，可以找到答案。

看到重要之处

《C++ 沉思录》的两位作者 Andrew Koeing 与 Barbara Moo 可谓程序员界的神仙侠侣。Andrew 大神早在1977年就加入贝尔实验室，在那里他开始了对 C/C++ 语言的研究。Barbara 于1983年进入贝尔实验室，也致力于对 C++ 的研究与应用。

夫妻俩平常除了研究编程语言，还将自己的思考写下来，形成一系列的技术文章发表。这些文章在业界获得了广泛的好评，于是 Andrew 大神夫妻从中精挑细选，就有了这本经典的《C++ 沉思录》。

我想对近几年成长起来的新生代 C++ 程序员们做出一些阅读提示。本书写作年代早于 C++ 11标准公布之前，而已经习惯了 Morden C++ 语法的程序员初看此书时可能会有疑问，为什么要看一本连 C++ 11 特性都完全不涉及的书？

答案有两个。

首先，就是 Andrew 大神所强调的，优秀的程序员并不是掌握了最多语言特性的，而是能够出色解决问题的。所以这本书将程序设计放在第一位，C++ 次之。

其次，Andrew 大神不仅是 Bjarne Stroustrup 的铁哥们，还是 ANSI C++ 标准委员会的项目编辑。因此他在 C++ 的发展上有着举足轻重的作用，我们现在使用到的诸多新特性，都能在这本书中找到思考的雏形。

所以，我们在看这本书时，不必拘泥于语言层面的时效性，而要将注意力放在大神解决问题的思维方式上。跟随 Andrew 大神从理解问题出发，走过程序设计的探索之路，最终找到解答。

C++可以做好，而C做不好的

在序幕中，Andrew 大神就遇到一位同事问：“你能说服我去学习C++，而不是 C 吗？”

由此，Andrew 大神进一步思考：有什么事情是 C++ 可以做好，而 C 却做不好的？

他选择从面向对象编程这个方向切入，于是设计了一个简单的跟踪消息输出类。它展示了类的公有方法、私有属性的封装特性，并且讨论了在变更功能时，C++ 的解决办法要更加简单优雅，而 C 则要关注太多的细节。

对面向对象编程的支持，是 C++ 最基本的核心功能点。Andrew 大神认为对于问题的思考，要建立在足够抽象的层面上，而不是眉毛胡子一把抓。而类就是 C++ 的核心概念。

Andrew 大神用开车来打比方，如果司机要关注发动机、变速箱、传动装置是怎么工作的，那他上路就得出车祸。此例即说明，程序员要做的是抓住问题的本质，并且为本质定义一个类，最后是确保这个类能够独立的工作。

如果要解决的问题很复杂，那就对问题进行拆分，保证一个类只解决一个具体的问题。以继承的方式，将类之间的关系组织起来；再以动态绑定的方法，来实现具体的处理逻辑；对象间以通信的方式，实现数据交换。这就是面向对象设计的一般性原则。

而对于一个类应该怎么设计，Andrew 大神提出了一个类设计者的核查表。这无论是对于新手还是老鸟，都十分有借鉴意义，因此我将其整理引用如下：

1. 你的类需要一个构造函数吗？ 2. 你的数据成员是私有的吗？ 3. 你的类需要一个无参的构造函数吗？ 4. 是不是每个构造函数初始化所有的数据成员？ 5. 类需要析构函数吗？ 6. 类需要一个虚析构函数吗？ 7. 你的类需要复制构造函数吗？ 8. 你的类需要一个赋值操作符吗？ 9. 你的赋值操作符能正确地将对象赋给对象本身吗？ 10. 你的类需要定义关系操作符吗？ 11. 删除数组时你记住用 delete [] 了吗？ 12. 记得在复制构造函数和赋值操作符的参数类型中加上 const 了吗？ 13. 如果函数有引用参数，它们应该是 const 引用吗？ 14. 记得适当地声明成员函数为 const 了吗？

模板、泛型编程与 STL

C++ 在 Bjarne Stroustrup 手中诞生时，这门语言就一直受到 Andrew 大神的重点关注。从早期的面向对象编程理念开始，Andrew 大神就在思考应该赋予 C++ 哪些新特性。

在《C++ 沉思录》中，关于模板与泛型编程的讨论相当经典。这其实就是Andrew 大神揭示了他对于模板及其应用的的思考脉络，在他的引领下，我们从容器类的设计讨论开始，逐渐领悟泛型编程的精妙之处。

模板的本质是受限的语法宏，但它比普通宏要更加安全，且编译后的运行速度几乎与宏一样快，这对于强调性能的 C++ 程序员来说，是非常重要的。

1990年，模板（Template）被纳入 C++ 标准之中，这便是 Andrew 大神在持续研究之后，做出积极推动的结果。模板这一特性可谓打开了 C++ 新的局面，它所支持的泛型编程使得参数类型抽象化，程序员只需要编写与程序相关的细节就好。

泛型编程结出最丰硕的果实，就是 STL （Standard Template Library， 标准模板库）。STL 是 Alexander Stepanov 在惠普 Palo Alto 实验室时开发的算法库，1993年时被 Andrew 大神慧眼相中，并积极向 ANSI/ISO C++ 标准委员会推介。

最终在1994年，STL 纳入 C++ 标准之中，成为之后程序员们的福音。因为大家不用像 C 语言那样，在基础数据结构上重复地造轮子。STL 提供的各种容器类与诸如检索、排序的高效算法，让程序员得以将精力放在业务逻辑的实现上，可以说是极大地解放了生产力。

同样在书中，Andrew 大神对 STL 的主要组件的实现原理，分别以浅显的示例作了讨论，包括container（容器），algorithm（算法），iterator（迭代器），adapter（适配器），function object（函数对象）。

这使得我们对 STL 的实现有了直观的认识，相信我们再去钻研 STL 时，就能得其门而入。另一方面，无论是应用 STL，还是通过泛型编程扩充自己的功能库，都可以做到得心应手了。

库与语言特性

Andrew 大神对程序库的态度还是很鲜明的，就是没事不要去重复发明轮子。STL 就是他践行这一理念的最好证明。

在书中，他就以解析一段文本为例，通过使用库提供的变长字符串、链表、关联数组、正规表达式等功能，两小时搞定。如果所有基本功能都要从头开发，那将增加多少工作量。

所以，Andrew 大神的“实用主义”精神，是他解决问题的基本原则，即尽量复用已有的成果，凡是具备通用功能的代码，都可以考虑封装为独立的库。

在 C++ 发展过程中，也曾有过争论，即是在语言内增加更多新特性来扩充功能，还是通过程序库来达到目标。最终 C++ 选择了后者，这和 Andrew 大神的积极影响也是分不开的。

C++ 内置的容器类型也就是数组和结构体，其它诸如vector, list, stack, set, map等都是通过 STL 库来扩展的。这个核心理念，就是语言特性可以通过库来扩充。

这无疑给了编程语言极大的灵活性，新特性可以放在库中进行试验，迭代成熟之后即可以被吸收为标准。而且也给广大开发者提供了参与语言发展的机会，这也是 C++ 以其无与伦比的开放性，而深受程序员们喜爱的原因。

Andrew 大神也对库设计给出了建议，他认为对待库设计要像语言设计一样。他以设计一个字符串类为例，提醒我们内存检测、数据复制、隐藏实现等各个方面存在的坑，以及要注意的地方。

也就是说，这并不是一件容易的事，程序员需要将判断力、技巧和品位结合起来使用，才有可能将库设计好。

结语

这本书的的英文名是《Ruminations on C++》，ruminations 这个词其实是很有分量的，其释义有沉思、反刍。意味着读这本书不是简单地过一遍就好，而是需要不断地重温，结合工作中的实践进行反思。

所以《C++ 沉思录》可能更适合有一定工作经验的程序员，也就是学会了不少语言特性，但是在工作中一施展就觉得特迷惘的时期。

这时候翻开这本书，一定会有很深的感触，会发现能解决问题就好，没必要搞得太晦涩；还有设计是不是过度了，那就“实用主义”简化一下吧。不说别人，起码我自己就是经历了这个过程。

最后，对问题：“如何成为更好的 C++ 程序员？”，Andrew 大神夫妇给出了三条他们认为最重要的建议：

1. 避免使用指针；
2. 提倡使用程序库；
3. 使用类来表示概念。