编程修养 (3)

6、if 语句对出错的处理
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我看见你说了，这有什么好说的。还是先看一段程序代码吧。

    if ( ch >= '0' && ch <= '9' ){
        /* 正常处理代码 */
    }else{
        /* 输出错误信息 */
        printf("error ......\n");
        return ( FALSE );
    }

这种结构很不好，特别是如果“正常处理代码”很长时，对于这种情况，最好不要用else。先判断错误，如：

    if ( ch < '0' || ch > '9' ){
        /* 输出错误信息 */
        printf("error ......\n");
        return ( FALSE );
    }
   
    /* 正常处理代码 */
    ......

这样的结构，不是很清楚吗？突出了错误的条件，让别人在使用你的函数的时候，第一眼就能看到不合法的条件，于是就会更下意识的避免。

 

7、头文件中的#ifndef
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千万不要忽略了头件的中的#ifndef，这是一个很关键的东西。比如你有两个C文件，这两个C文件都include了同一个头文件。而编译时，这两个C文件要一同编译成一个可运行文件，于是问题来了，大量的声明冲突。

还是把头文件的内容都放在#ifndef和#endif中吧。不管你的头文件会不会被多个文件引用，你都要加上这个。一般格式是这样的：

    #ifndef  <标识>
    #define <标识>
   
    ......
    ......
   
    #endif
   
<标识>在理论上来说可以是自由命名的，但每个头文件的这个“标识”都应该是唯一的。标识的命名规则一般是头文件名全大写，前后加下划线，并把文件名中的“.”也变成下划线，如：stdio.h

    #ifndef _STDIO_H_
    #define _STDIO_H_
   
    ......
   
    #endif
   
（BTW：预编译有多很有用的功能。你会用预编译吗？）   
   

 

8、在堆上分配内存
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可能许多人对内存分配上的“栈 stack”和“堆 heap”还不是很明白。包括一些科班出身的人也不明白这两个概念。我不想过多的说这两个东西。简单的来讲，stack上分配的内存系统自动释放，heap上分配的内存，系统不释放，哪怕程序退出，那一块内存还是在那里。stack一般是静态分配内存，heap上一般是动态分配内存。

由malloc系统函数分配的内存就是从堆上分配内存。从堆上分配的内存一定要自己释放。用free释放，不然就是术语——“内存泄露”（或是“内存漏洞”）—— Memory Leak。于是，系统的可分配内存会随malloc越来越少，直到系统崩溃。还是来看看“栈内存”和“堆内存”的差别吧。

    栈内存分配
    —————
    char*
    AllocStrFromStack()
    {
        char pstr[100];
        return pstr;
    }
   
   
    堆内存分配
    —————
    char*
    AllocStrFromHeap(int len)
    {
        char *pstr;
       
        if ( len <= 0 ) return NULL;
        return ( char* ) malloc( len );
    }

对于第一个函数，那块pstr的内存在函数返回时就被系统释放了。于是所返回的char*什么也没有。而对于第二个函数，是从堆上分配内存，所以哪怕是程序退出时，也不释放，所以第二个函数的返回的内存没有问题，可以被使用。但一定要调用free释放，不然就是Memory Leak！

在堆上分配内存很容易造成内存泄漏，这是C/C++的最大的“克星”，如果你的程序要稳定，那么就不要出现Memory Leak。所以，我还是要在这里千叮咛万嘱付，在使用malloc系统函数（包括calloc，realloc）时千万要小心。

记得有一个UNIX上的服务应用程序，大约有几百的C文件编译而成，运行测试良好，等使用时，每隔三个月系统就是down一次，搞得许多人焦头烂额，查不出问题所在。只好，每隔两个月人工手动重启系统一次。出现这种问题就是Memery Leak在做怪了，在C/C++中这种问题总是会发生，所以你一定要小心。一个Rational的检测工作——Purify，可以帮你测试你的程序有没有内存泄漏。

我保证，做过许多C/C++的工程的程序员，都会对malloc或是new有些感冒。当你什么时候在使用malloc和new时，有一种轻度的紧张和惶恐的感觉时，你就具备了这方面的修养了。
   
对于malloc和free的操作有以下规则：

1) 配对使用，有一个malloc，就应该有一个free。（C++中对应为new和delete）
2) 尽量在同一层上使用，不要像上面那种，malloc在函数中，而free在函数外。最好在同一调用层上使用这两个函数。
3) malloc分配的内存一定要初始化。free后的指针一定要设置为NULL。   

注：虽然现在的操作系统（如：UNIX和Win2k/NT）都有进程内存跟踪机制，也就是如果你有没有释放的内存，操作系统会帮你释放。但操作系统依然不会释放你程序中所有产生了Memory Leak的内存，所以，最好还是你自己来做这个工作。（有的时候不知不觉就出现Memory Leak了，而且在几百万行的代码中找无异于海底捞针，Rational有一个工具叫Purify，可能很好的帮你检查程序中的Memory Leak）

 

9、变量的初始化
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接上一条，变量一定要被初始化再使用。C/C++编译器在这个方面不会像JAVA一样帮你初始化，这一切都需要你自己来，如果你使用了没有初始化的变量，结果未知。好的程序员从来都会在使用变量前初始化变量的。如：

    1) 对malloc分配的内存进行memset清零操作。（可以使用calloc分配一块全零的内存）
    2) 对一些栈上分配的struct或数组进行初始化。（最好也是清零）
   
不过话又说回来了，初始化也会造成系统运行时间有一定的开销，所以，也不要对所有的变量做初始化，这个也没有意义。好的程序员知道哪些变量需要初始化，哪些则不需要。如：以下这种情况，则不需要。
       
        char *pstr;  /* 一个字符串 */
        pstr = ( char* ) malloc( 50 );
        if ( pstr == NULL ) exit(0);
        strcpy( pstr, "Hello Wrold" );

但如果是下面一种情况，最好进行内存初始化。（指针是一个危险的东西，一定要初始化）

        char **pstr;  /* 一个字符串数组 */
        pstr = ( char** ) malloc( 50 );
        if ( pstr == NULL ) exit(0);
       
        /* 让数组中的指针都指向NULL */
        memset( pstr, 0, 50*sizeof(char*) );
       
而对于全局变量，和静态变量，一定要声明时就初始化。因为你不知道它第一次会在哪里被使用。所以使用前初始这些变量是比较不现实的，一定要在声明时就初始化它们。如：

    Links *plnk = NULL;  /* 对于全局变量plnk初始化为NULL */

 

 

10、h和c文件的使用
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H文件和C文件怎么用呢？一般来说，H文件中是declare（声明），C文件中是define（定义）。因为C文件要编译成库文件（Windows下是.obj/.lib，UNIX下是.o/.a），如果别人要使用你的函数，那么就要引用你的H文件，所以，H文件中一般是变量、宏定义、枚举、结构和函数接口的声明，就像一个接口说明文件一样。而C文件则是实现细节。

H文件和C文件最大的用处就是声明和实现分开。这个特性应该是公认的了，但我仍然看到有些人喜欢把函数写在H文件中，这种习惯很不好。（如果是C++话，对于其模板函数，在VC中只有把实现和声明都写在一个文件中，因为VC不支持export关键字）。而且，如果在H文件中写上函数的实现，你还得在makefile中把头文件的依赖关系也加上去，这个就会让你的makefile很不规范。

最后，有一个最需要注意的地方就是：带初始化的全局变量不要放在H文件中！

例如有一个处理错误信息的结构：

    char* errmsg[] = {
        /* 0 */       "No error",               
        /* 1 */       "Open file error",       
        /* 2 */       "Failed in sending/receiving a message", 
        /* 3 */       "Bad arguments", 
        /* 4 */       "Memeroy is not enough",
        /* 5 */       "Service is down; try later",
        /* 6 */       "Unknow information",
        /* 7 */       "A socket operation has failed",
        /* 8 */       "Permission denied",
        /* 9 */       "Bad configuration file format", 
        /* 10 */      "Communication time out",
        ......
        ......
    };
   
请不要把这个东西放在头文件中，因为如果你的这个头文件被5个函数库（.lib或是.a）所用到，于是他就被链接在这5个.lib或.a中，而如果你的一个程序用到了这5个函数库中的函数，并且这些函数都用到了这个出错信息数组。那么这份信息将有5个副本存在于你的执行文件中。如果你的这个errmsg很大的话，而且你用到的函数库更多的话，你的执行文件也会变得很大。

正确的写法应该把它写到C文件中，然后在各个需要用到errmsg的C文件头上加上 extern char* errmsg[]; 的外部声明，让编译器在链接时才去管他，这样一来，就只会有一个errmsg存在于执行文件中，而且，这样做很利于封装。

我曾遇到过的最疯狂的事，就是在我的目标文件中，这个errmsg一共有112个副本，执行文件有8M左右。当我把errmsg放到C文件中，并为一千多个C文件加上了extern的声明后，所有的函数库文件尺寸都下降了20%左右，而我的执行文件只有5M了。一下子少了3M啊。

［ 备注 ］
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有朋友对我说，这个只是一个特例，因为，如果errmsg在执行文件中存在多个副本时，可以加快程序运行速度，理由是errmsg的多个复本会让系统的内存换页降低，达到效率提升。像我们这里所说的errmsg只有一份，当某函数要用errmsg时，如果内存隔得比较远，会产生换页，反而效率不高。

这个说法不无道理，但是一般而言，对于一个比较大的系统，errmsg是比较大的，所以产生副本导致执行文件尺寸变大，不仅增加了系统装载时间，也会让一个程序在内存中占更多的页面。而对于errmsg这样数据，一般来说，在系统运行时不会经常用到，所以还是产生的内存换页也就不算频繁。权衡之下，还是只有一份errmsg的效率高。即便是像logmsg这样频繁使用的的数据，操作系统的内存调度算法会让这样的频繁使用的页面常驻于内存，所以也就不会出现内存换页问题了。

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