摘要：本文結合作者的工作經驗和學習心得，對C++語言的一些高階特性，做了簡單介紹；對一些常見的誤解，做瞭解釋澄清；對比較容易犯錯的地方，做了歸納總結；希望藉此能增進大家對C++語言瞭解，減少程式設計出錯，提升工作效率。
C++是一門被廣泛使用的系統級程式語言，更是高效能後端標準開發語言；C++雖功能強大，靈活巧妙，但卻屬於易學難精的專家型語言，不僅新手難以駕馭，就是老司機也容易掉進各種陷阱。
本文結合作者的工作經驗和學習心得，對C++語言的一些高階特性，做了簡單介紹；對一些常見的誤解，做瞭解釋澄清；對比較容易犯錯的地方，做了歸納總結；希望藉此能增進大家對C++語言瞭解，減少程式設計出錯，提升工作效率。
我的程式裡用了全域性變數，爲何進程退出會莫名其妙的core掉？
Rule：C++在不同模組（原始檔）裡定義的全域性變數，不保證構造順序；但保證在同一模組（原始檔）裡定義的全域性變數，按定義的先後順序構造，按定義的相反次序解構。
我們程式在a.cpp裡定義了依次全域性變數X和Y;
按照規則：X先構造，Y後構造；進程停止執行的時候，Y先解構，X後解構；但如果X的解構依賴於Y，那麼core的事情就有可能發生。
結論：如果全域性變數有依賴關係，那麼就把它們放在同一個原始檔定義，且按正確的順序定義，確保依賴關係正確，而不是定義在不同原始檔；對於系統中的單件，單件依賴也要注意這個問題。
std::sort()的比較函數有很強的約束，不能亂來
相信工作5年以上至少50%的C/C++程式設計師都被它坑過，我已經聽到過了無數個悲傷的故事，《聖鬥士星矢》，《仙劍》，還有別人家的專案《天天愛消除》，都有人掉坑，程式執行幾天莫名奇妙的Crash掉，一臉懵逼。
如果要用，要自己提供比較函數或者函數物件，一定搞清楚什麼叫「嚴格弱排序」，一定要滿足以下3個特性：
儘量對索引或者指針sort，而不是針對物件本身，因爲如果物件比較大，交換（複製）物件比交換指針或索引更耗費。
注意操作符短路
考慮遊戲玩家回血回藍（魔法）重新整理給用戶端的邏輯。玩家每3秒回一點血，玩家每5秒回一點藍，回藍回血共用一個協定通知用戶端，也就是說只要有回血或者回藍就要把新的血量和魔法值通知用戶端。
玩家的心跳函數heartbeat()在主邏輯執行緒被回圈呼叫
void GamePlayer::Heartbeat()
{
if (GenHP() || GenMP())
{
NotifyClientHPMP();
}
}
如果GenHP回血了，就返回true，否則false；不一定每次呼叫GenHP都會回血，取決於是否達到3秒間隔。
如果GenMP回藍了，就返回true，否則false；不一定每次呼叫GenMP都會回血，取決於是否達到5秒間隔。
實際執行發現回血回藍邏輯不對，Word麻，原來是操作符短路了，如果GenHP()返回true了，那GenMP()就不會被呼叫，就有可能失去回藍的機會。你需要修改程式如下：
void GamePlayer::Heartbeat()
{
bool hp = GenHP();
bool mp = GenMP();
if (hp || mp)
{
NotifyClientHPMP();
}
}
邏輯與（&&）跟邏輯或（||）有同樣的問題， if (a && b) 如果a的表達式求值爲false，b表達式也不會被計算。
有時候，我們會寫出 if (ptr != nullptr && ptr->Do())這樣的程式碼，這正是利用了操作符短路的語法特徵。
別讓回圈停不下來
for (unsigned int i = 5; i >=0; --i)
{
//...
}
程式跑到這，WTF？根本停不下來啊？問題很簡單，unsigned永遠>=0，是不是心中一萬隻馬奔騰？
解決這個問題很簡單，但是有時候這一類的錯誤卻沒這麼明顯，你需要罩子放亮點。
記憶體拷貝小心記憶體越界
memcpy，memset有很強的限制，僅能用於POD結構，不能作用於stl容器或者帶有虛擬函式的類。
帶虛擬函式的類物件會有一個虛擬函式表的指針，memcpy將破壞該指針指向。
對非POD執行memset/memcpy，免費送你四個字：自求多福
注意記憶體重疊
記憶體拷貝的時候，如果src和dst有重疊，需要用memmov替代memcpy。
理解user stack空間很有限
不能在棧上定義過大的臨時物件。一般而言，使用者棧只有幾兆（典型大小是4M，8M），所以棧上建立的物件不能太大。
用sprintf格式化字串的時候，型別和符號要嚴格匹配
因爲sprintf的函數實現裡是按格式化串從棧上取參數，任何不一致，都有可能引起不可預知的錯誤； /usr/include/inttypes.h裡定義了跨平臺的格式化符號，比如PRId64用於格式化int64_t
用c標準庫的安全版本（帶n標識）替換非安全版本
比如用strncpy替代strcpy，用snprintf替代sprintf，用strncat代替strcat，用strncmp代替strcmp，memcpy(dst, src, n)要確保[dst，dst+n]和[src, src+n]都有有效的虛擬記憶體地址空間。多執行緒環境下，要用系統呼叫或者庫函數的安全版本代替非安全版本（_r版本），謹記strtok，gmtime等標準c函數都不是執行緒安全的。
STL容器的遍歷刪除要小心迭代器失效
vector,list,map,set等各有不同的寫法：
int main(int argc, char *argv[])
{
//vector遍歷刪除
std::vector v(8);
std::generate(v.begin(), v.end(), std::rand);
std::cout << "after vector generate...\n";
std::copy(v.begin(), v.end(), std::ostream_iterator(std::cout, "\n"));
for (auto x = v.begin(); x != v.end(); )
{
if (*x % 2)
x = v.erase(x);
else
++x;
}
std::cout << "after vector erase...\n";
std::copy(v.begin(), v.end(), std::ostream_iterator(std::cout, "\n"));
//map遍歷刪除
std::map m = {{1,2}, {8,4}, {5,6}, {6,7}};
for (auto x = m.begin(); x != m.end(); )
{
if (x->first % 2)
m.erase(x++);
else
++x;
}
return 0;
}
有時候遍歷刪除的邏輯不是這麼明顯，可能回圈裡調了另一個函數，而該函數在某種特定的情況下纔會刪除當前元素，這樣的話，就是很長一段時間，程式都執行得好好的，而當你正跟別人談笑風生的時候，忽然crash，這就尷尬了。
聖鬥士星矢專案曾經遭遇過這個問題，基本規律是一個禮拜game server crash一次，折磨團隊將近一個月。
比較low的處理方式可以把待刪元素放到另一個容器WaitEraseContainer裡儲存下來，再走一趟單獨的回圈，刪除待刪元素。
當然，我們推薦在遍歷的同時刪除，因爲這樣效率更高，也顯得行家裏手。
空間換取時間
通過空間換取時間是提高效能的慣用法，bitmap，int map[]這些慣用法要瞭然於胸。
減少拷貝 & COW
瞭解Copy On Write。
只要可能就應該減少拷貝，比如通過共用，比如通過參照指針的形式傳遞參數和返回值。
延遲計算和預計算
比如遊戲伺服器端玩家的戰力，由屬性a,b決定，也就是說屬性a，b任何一個變化，都需要重算戰力；但如果ModifyPropertyA(),ModifyPropertyB()之後，都重算戰力卻並非真正必要，因爲修改屬性A之後有可能馬上修改B，兩次重算戰力，顯然第一次重算的結果會很快被第二次的重算覆蓋。
而且很多情況下，我們可能需要在心跳裡，把最新的戰力值推播給用戶端，這樣的話，ModifyPropertyA(),ModifyPropertyB()裡，我們其實只需要把戰力置髒，延遲計算，這樣就能避免不必要的計算。
在GetFightValue()裡判斷FightValueDirtyFlag，如果髒，則重算，清髒標記；如果不髒，直接返回之前計算的結果。
預計算的思想類似。
分散計算
分散計算是把任務分散，打碎，避免一次大計算量，卡住程式。
雜湊
減少字串比較，構建hash，可能會多費一點儲存空間，但收益可觀，信我。
日誌節制
日誌的開銷不容忽視，要分級，可以把日誌作爲debug手段，但要release乾淨。
編譯器爲什麼不給區域性變數和成員變數做預設初始化
因爲效率，C++被設計爲系統級的程式語言，效率是優先考慮的方向，c++秉持的一個設計哲學是「不爲不必要的操作付出任何額外的代價」。所以它有別於java，不給成員變數和區域性變數做預設初始化，如果需要賦初值，那就由程式設計師自己去保證。
結論：從安全的角度出發，不應使用未初始化的變數，定義變數的時候賦初值是一個好的習慣，很多錯誤皆因未正確初始化而起，C++11支援成員變數定義的時候直接初始化，成員變數儘量在成員初始化列表裏初始化，且要按定義的順序初始化。
理解函數呼叫的效能開銷（棧幀建立和銷燬，參數傳遞，控制轉移），效能敏感函數考慮inline
X86_64體系結構因爲通用暫存器數目增加到16個，所以64位元系統下參數數目不多的函數呼叫，將會由暫存器傳遞代替壓棧方式傳遞參數，但棧幀建立、復原和控制轉移依然會對效能有所影響。
遞回的優點、缺點
雖然遞回函數能簡化程式編寫，但也常常帶來執行速度變慢的問題，所以需要預估好遞回深度，優先考慮非遞回實現版本。
遞回函數要有退出條件且不能遞回過深，不然有爆棧危險。
瞭解std::vector的方方面面和底層實現
常用數據結構
陣列：記憶體連續，隨機存取，效能高，區域性性好，不支援動態擴充套件，最常用。
鏈表：動態伸縮，脫離插入極快，特別是帶前後驅指針，記憶體通常不連續（當然可以通過從固定記憶體池分配規避），不支援隨機存取。
查詢：3種：bst，hashtable，基於有序陣列的bsearch。二元搜尋樹（RBTree），這個從begin到end有序，最壞查詢速度logN，壞處記憶體不連續，節點有額外空間浪費；hashtable，好的hash函數不好選，搜尋最壞退化成鏈表，難以估計捅數量，開大了浪費記憶體，擴容會卡一下，無序；基於有序陣列的bsearch，區域性性好，insert/delete慢。
對於在啓動時載入好，執行中不變化的查詢結構，可以考慮用sorted array替代map，hash表等
因爲有序陣列支援二分查詢，效率跟map差不多。對於只需要在程式啓動的時候構建（排序）一次的查詢結構，有序陣列相比map和hash可能有更好的記憶體命中性（區域性命中性）。
執行過程中，穩定的查詢結構（比如設定表，需要根據id查詢設定表項，執行過程中不增刪），有序陣列是個不錯的選擇；如果不穩定，則有序陣列的插入刪除效率比map，hashtable差，所以選用有序陣列需要注意適用場合。
std::map or std::unorder_map？
想清楚他們的利弊，map是用紅黑樹做的，unorder_map底層是hash表做的，hash表相對於紅黑樹有更高的查詢效能。hash表的效率取決於hash演算法和衝突解決方法（一般是拉鍊法，hash桶），以及數據分佈，如果負載因子高，就會降低命中率，爲了提高命中率，就需要擴容，重新hash，而重新hash是很慢的，相當於卡一下。
而紅黑樹有更好的平均複雜度，所以如果數據量不是特別大，map是勝任的。
積極的使用const
理解const不僅僅是一種語法層面的保護機制 機製，也會影響程式的編譯和執行。
const常數會被編碼到機器指令。
理解四種轉型的含義和區別
避免用錯，儘量少用向下轉型（可以通過設計加以改進）
static_cast, dynamic_cast,const_cast,reinterpret_cast，傻傻分不清？
C++磚家說：一句話，儘量少用轉型，強制型別轉換是C Style，如果你的C++程式碼需要型別強轉，你需要去考慮是否設計有問題。
理解位元組對齊
位元組對齊能讓記憶體存取速度更快。
位元組對齊跟cpu架構相關，有些cpu存取特定型別的數據必須在一定地址對齊的儲存器位置，否則會觸發異常。
位元組對齊的另一個影響是調整結構體成員變數的定義順序，有可能減少結構體大小，這在某些情況下，能節省記憶體。
牢記3 rules和5 rules，當然C++11又多了&&的copy ctor和op=版本
只在需要接管的時候才自定義operator=和copy constructor，如果編譯器提供的預設版本工作的很好，不要去自找麻煩，自定義的版本勿忘拷貝每一個成分，如果要接管就要處理好。
組合優先於繼承，繼承是一種最強的類間關係
典型的適配器模式有類適配器和物件適配器，一般而言，建議用物件適配的方式，而非用基於繼承的類適配方式。
減少依賴，注意隔離
嚴格配對
開啓的控制代碼要關閉，加鎖/解鎖，new/delete，new[]/delete[]，malloc/free要配對，可以使用RAII技術防止資源泄露，編寫符合規範的程式碼
Valgrind對程式的記憶體使用方式有期望，需要乾淨的釋放，所以規範程式設計才能 纔能寫出valgrind乾淨的程式碼，不然再好的工具碰到不按規劃寫的程式碼也是武功盡廢啊。
理解多繼承潛在的問題，慎用多繼承
多繼承會存在菱形繼承的問題，多個基礎類別有相同成員變數會有問題，需要謹慎對待。
有多型用法抽象基礎類別的解構函式要加virtual關鍵字
主要是爲了基礎類別的解構函式能得到正確的呼叫。
virtual dtor跟普通虛擬函式一樣，基礎類別指針指向子類物件的時候，delete ptr，根據虛擬函式特徵，如果解構函式是普通函數，那麼就呼叫ptr顯式（基礎類別）型別的解構函式；如果解構函式是virtual，則會呼叫子類的解構函式，然後再呼叫基礎類別解構函式。
避免在建構函式和解構函式裡呼叫虛擬函式
建構函式裡，物件並沒有完全構建好，此時呼叫虛擬函式不一定能正確系結，解構亦如此。
從輸入流獲取數據，要做好數據不夠的處理，要加try catch；沒有被吞嚥的exception，會被傳播
從網路數據流讀取數據，從數據庫恢復數據都需要注意這個問題。
協定儘量不要傳float，如果傳float要瞭解NaN的概念，要做好檢查，避免惡意傳播
可以考慮用整數替代浮點，比如萬分之五（5%%），就儲存5。
定義宏要遵循常規
要對每個變數加括弧，有時候需要加do {} while(0)或者{}，以便能將一條宏當成一個語句。要理解宏在預處理階段被替換，不用的時候要#undef，要防止污染別人的程式碼。
瞭解智慧指針和指針的誤用
理解基於參照計數法的智慧指針實現方式，瞭解所有權轉移的概念，理解shared_ptr和unique_ptr的區別和適用場景
考慮用std::shared_ptr管理動態分配的物件。
指針能帶來彈性，但不要誤用，它的彈性指一方面它能在執行時改變指向，可以用來做多型，另一方面對於不能固定大小的陣列可以動態伸縮，但很多時候，我們對固定大小的array，也在init裡new/malloc出來，其實沒必要，而且會多佔用sizeof(void*)位元組，而且增加一層間接存取。
size_t到底是個什麼？我該用有符號還是無符號整數？
size_t型別是被設計來儲存系統記憶體上能儲存的物件的最大個數。
32位元系統，一個物件最小的單位是一個位元組，那2的32次方記憶體，最多能儲存的物件數目就是4G/1位元組，正好一個unsigned int能儲存下來（typedef unsigned int size_t）。
同樣，64位元系統，unsigned long是8位元組，所以size_t就是unsigned long的型別別名。
對於像索引，位置這樣的變數，是用有符號還是無符號呢？像money這樣的屬性呢？
一句話：要講道理，用最自然，最順理成章的型別。比如索引不可能爲負用size_t，賬戶可能欠錢，則money用int。比如：
template <class T> class vector
{
T& operator(size_t index) {}
};
標準庫給出了最好的示範，因爲如果是有符號的話，你需要這樣判斷
if (index < 0 || index >= max_num) throw out_of_bound();
而如果是無符號整數，你只需要判斷 if (index >= max_num)，你認可嗎？
整型一般用int，long就很好，用short，char需要很謹慎，要防止溢位
整型包括int，short，long，long long和char，沒錯，char也是整型，float是實型。
絕大多數情況下，用int，long就很好，long一般等於機器字長，能直接放到暫存器，硬體處理起來速度也通常更快。
很多時候，我們希望用short，char達到減少結構體大小的目的。但是由於位元組對齊的原因，可能並不能真正減少大小，而且1,2個位元組的整型位數太少，一不小心就溢位了，需要特別注意。
所以，除非在db、網路這些對儲存大小非常敏感的場合，我們才需要考慮是否以short，char替代int，long。其他情況下，就相當於爲省電而不開樓道的燈，省不了多少錢卻冒着摔斷腿的危險。
區域性變數更沒有必要用(unsigned) short，char等，棧是自動伸縮的，它既不節省空間，還危險，還慢。
瞭解c++高階特性
模板和泛型程式設計，union，bitfield，指向成員的指針，placement new，顯式解構，異常機制 機製，nested class，local class，namespace，多繼承、虛繼承，volatile，extern "C"等
有些高階特性只有在特定情況下纔會被用到，但技多不壓身，平時還是需要積累和瞭解，這樣在需求出現時，才能 纔能從自己的知識庫裡拿出工具來對付它。
瞭解C++新標準
關注新技術，c++11/14/17、lambda，右值參照，move語意，多執行緒庫等
c++98/03標準到c++11標準的推出歷經13年，13年來程式設計語言的思想得到了很大的發展，c++11新標準吸收了很多其他語言的新特性，雖然c++11新標準主要是靠引入新的庫來支援新特徵，核心語言的變化較少，但新標準還是引入了move語意等核心語法層面的修改，每個CPPer都應該瞭解新標準。
OOD設計原則並不是胡扯
熟悉常用設計模式，活學活用，不生搬硬套
神化設計模式和反設計模式，都不是科學的態度，設計模式是軟體設計的經驗總結，有一定的價值；GOF書上對每一個設計模式，都用專門的段落講它的應用場景和適用性，限制和缺陷，在正確評估得失的情況下，是鼓勵使用的，但顯然，你首先需要準確get到她。