Стандарты программирования на С++

Следуя великой традиции С и С++, мы начинаем отсчет с нуля. Главный совет — под номером 0 — говорит о том, что основной советчик по поводу стандартов кодирования — наши чувства и ощущения.

Остальная часть этой главы состоит из небольшого количества тщательно отобранных вопросов, которые не имеют прямого отношения к коду и посвящены важным инструментам и методам написания надежного кода.

В этом разделе книги наиболее важной мы считаем нулевую рекомендацию — "Не мелочитесь, или Что не следует стандартизировать".

0. Не мелочитесь, или Что не следует стандартизировать

Скажем кратко: не мелочитесь.

Вопросы персонального вкуса, которые не влияют на корректность и читаемость кода, не относятся к стандарту кодирования. Любой профессиональный программист сможет легко прочесть и записать код, форматирование которого немного отличается от того, которым он обычно пользуется.

Используйте одно и то же форматирование в пределах одного исходного файла или даже целого проекта, поскольку переход от одного стиля форматирования к другому в пределах одного фрагмента исходного текста достаточно сильно раздражает. Но не пытайтесь обеспечить одно и то же форматирование в разных проектах или в целом по всей компании.

Вот несколько вопросов, в которых не важно точное следование правилу, а требуется всего лишь последовательное применение стиля, используемого в файле, с которым вы работаете.

• Не следует определять конкретный размер отступа, но следует использовать отступы для подчеркивания структуры программы. Для отступа используйте то количество символов, которое вам нравится, но это количество должно быть одинаково, как минимум, в пределах файла.

• Не определяйте конкретную длину строки, но она должна оставлять текст удобочитаемым. Используйте ту длину строки, которая вам по душе, но не злоупотребляйте ею. Исследования показали, что легче всего воспринимается текст, в строке которого находится до десяти слов.

• Следует использовать непротиворечивые соглашения об именовании, не слишком мелочно регламентируя его. Имеется только два императивных требования по поводу именования: никогда не используйте имена, начинающиеся с подчеркивания или содержащие двойное подчеркивание, и всегда используйте для макросов только прописные буквы (

ONLY_UPPERCASE_NAMES

T

U

#define T anything

LikeThis

likeThis

likeThis_

LIKE_THIS

• Не предписывайте стиль комментариев (кроме тех случаев, когда специальный инструментарий использует их для документирования), но пишите только нужные и полезные комментарии. Вместо комментариев пишите, где это возможно, код (см., например, руководство 16). Не пишите комментарии, которые просто повторяют код. Комментарии должны разъяснять использованный подход и обосновывать его.

И наконец, не пытайтесь заставлять использовать устаревшие правила (см. примеры 2 и 3), даже если они имеются в старых стандартах кодирования.

Пример 1. Размещение фигурных скобок. Нет никакой разницы в плане удобочитаемости следующих фрагментов:

void using k_and_r_style() {

 // ...

}

void putting_each_brace_on_its_own_line()

{

 // ...

}

void or_putting_each_brace_on_its_own_line_indented()

 {

  // ...

 }

Все профессиональные программисты могут легко читать и писать в каждом из этих стилей без каких-либо сложностей. Но следует быть последовательным. Не размещайте скобки как придется или так, что их размещение будет скрывать вложенность областей видимости, и пытайтесь следовать стилю, принятому в том или ином файле. В данной книге размещение скобок призвано обеспечить максимальную удобочитаемость, при этом оставаясь в рамках,

Пример 2. Пробелы или табуляция. В некоторых командах использование табуляции запрещено (например, [BoostLRG]) на том основании, что размер табуляции варьируется от редактора к редактору, а это приводит к тому, что отступы оказываются слишком малы или слишком велики. В других командах табуляции разрешены. Важно только быть последовательным. Если вы позволяете использовать табуляцию, убедитесь, что такое решение не будет мешать ясности кода и его удобочитаемости, если члены команды будут сопровождать код друг друга (см. руководство 6). Если использование табуляции не разрешено, позвольте редактору преобразовывать пробелы в табуляции при чтении исходного файла, чтобы программисты могли работать с ними в редакторе. Однако убедитесь, что при сохранении файла

Пример 3. Венгерская запись. Запись, при которой информация о типе включается в имя переменной, приносит пользу в языке программирования, небезопасном с точки зрения типов (особенно в С); возможна, хотя и не приносит никакой пользы (только недостатки) в объектно-ориентированных языках; и невозможна в обобщенном программировании. Таким образом, стандарт кодирования С++ не должен требовать использования венгерской записи, более того, может требовать её запрета.

Пример 4. Один вход, один выход (Single entry, single exit — "SESE"). Исторически некоторые стандарты кодирования требуют, чтобы каждая функция имела в точности один выход, что подразумевает одну инструкцию

return

[BoostLRG] • [Brooks95] §12 • [Constantine95] §29 • [Keffer95] p. 1 • [Kernighan99] §1.1, §1.3, §1.6-7 • [Lakos96] §1.4.1, §2.7 • [McConnell93] §9, §19 • [Stroustrup94] §4.2-3 • [Stroustrup00] §4.9.3, §6.4, §7.8, §С.1 [Sutter00] §6.1, §20 [SuttHysl01]

1. Компилируйте без замечаний при максимальном уровне предупреждений

Следует серьезно относиться к предупреждениям компилятора и использовать максимальный уровень вывода предупреждений вашим компилятором. Компиляция должна выполняться без каких-либо предупреждений. Вы должны понимать все выдаваемые предупреждения и устранять их путем изменения кода, а не снижения уровня вывода предупреждений.

Ваш компилятор — ваш друг. Если он выдал предупреждение для определенной конструкции, зачастую это говорит о потенциальной проблеме в вашем коде.

Успешная сборка программы должна происходить молча (без предупреждений). Если это не так, вы быстро приобретаете привычку не обращать внимания на вывод компилятора и можете пропустить серьезную проблему (см. рекомендацию 2).

Чтобы избежать предупреждений, надо понимать, что они означают, и перефразировать ваш код так, чтобы устранить предупреждения и сделать предназначение кода более понятным как для компилятора, так и для человека.

Делайте это всегда — даже если программа выглядит корректно работающей. Делайте это, даже если убедились в мягкости предупреждения. Даже легкие предупреждения могут скрывать последующие предупреждения, указывающие на реальную опасность.

Пример 1. Заголовочный файл стороннего производителя. Библиотечный заголовочный файл, который вы не можете изменить, может содержать конструкцию, которая приводит к (вероятно, мелкому) предупреждению. В таком случае "заверните" этот файл в свой собственный, который будет включать исходный при помощи директивы

#include

// Файл: myproj/my_lambda.h - "обертка" для lambda.hpp из

// библиотеки Boost. Всегда включайте именно этот файл и не

// используйте lambda.hpp непосредственно. Boost.Lambda

// приводит к выводу компилятором предупреждений, о

// безвредности которых нам доподлинно известно, когда

// разработчики сделают новую версию, которая не будет

// вызывать предупреждений, мы удалим из этого файла

// соответствующие директивы #pragma, но сам заголовочный

// файл останется.

//

#pragma warning(push) // Отключение предупреждений только

// для данного заголовочного файла

#pragma warning(disable:4512)

#pragma warning(disable:4180)

#include 

#pragma warning(pop) // Восстанавливаем исходный уровень

// вывода предупреждений

Пример 2. "Неиспользуемый параметр функции". Убедитесь, что вы в самом деле сознательно не используете параметр функции (Например, это "заглушка" для будущего расширения или требуемая стандартом часть сигнатуры, которую ваш код не использует). Если этот параметр вам действительно не нужен, просто удалите его имя:

// ... внутри пользовательского распределителя подсказка не

// используется …

// Предупреждение: "неиспользуемый параметр 'localityHint'"

pointer allocate(size_type numObjects,

 const void *localityHint = 0) {

 return static_cast(

  mallocShared(numObjects * sizeof(T)));

}

// новая версия: предупреждение устранено

pointer allocate(size_type numObjects,

 const void* /* localityHint */ = 0) {

 return static_cast(

  mallocShared(numObjects * sizeof(T)));

}

Пример 3. "Переменная определена, но не используется". Убедитесь, что вы действительно не намерены обращаться к данной переменной (к таким предупреждениям часто приводят локальные объекты, следующие идиоме "выделение ресурса есть инициализация", см. рекомендацию 13). Если обращение к объекту действительно не требуется, часто можно заставить компилятор замолчать, включив "вычисление" самой переменной в качестве выражения (такое вычисление не влияет на скорость работы программы):

// Предупреждение: "переменная 'lock' определена, но не

// используется"

void Fun() {

 Lock lock;

 // ...

}

// новая версия: предупреждение не должно выводиться

void Fun() {

 Lock lock;

 lock;

 // ...

}

Пример 4. "Переменная может использоваться, не будучи инициализированной". Инициализируйте переменную (см. рекомендацию 19).

Пример 5. "Отсутствует return". Иногда компиляторы требуют наличия инструкции

return

return

switch

default

default

assert(false)

// предупреждение: отсутствующий "return"

int Fun(Color C) {

 switch(C) {

 case Red: return 2;

 case Green: return 0;

 case Blue:

 case Black: return 1;

 }

}

// Новая версия: предупреждение устранено

int Fun(Color C) {

 switch(C) {

 case Red: return 2;

 case Green: return 0;

 case Blue:

 case Black: return 1;

 // Значение !"string" равно false:

 default: assert(!"should never get here!");

 return -1;

 }

}

Пример 6. "Несоответствие

signed

unsigned

Иногда компилятор может выдавать утомительные, а порой и просто ложные предупреждения, но у вас нет способа их устранения (или такой способ заключается в нереальной или непроизводительной переделке текста программы). В таких редких случаях по решению всей команды разработчиков можно пойти на отключение конкретных мелких предупреждений, которые на самом деле не несут никакой особой информации и являются не более, чем результатом чрезмерной осторожности компилятора. Такие предупреждения можно отключить, но только данные конкретные предупреждения, а не все, максимально локализовав при этом область отключения и сопроводив ее ясным и подробным комментарием, почему такой шаг необходим.

[Meyers97] §48 • [Stroustrup94] §2.6.2

2. Используйте автоматические системы сборки программ

Нажимайте на одну (единственную) кнопку: используйте полностью автоматизированные ("в одно действие") системы, которые собирают весь проект без вмешательства пользователя.

Процесс сборки программы "в одно действие" очень важен. Он должен давать надежный и воспроизводимый результат трансляции ваших исходных файлов в распространяемый пакет. Имеется богатый выбор таких автоматизированных инструментов сборки, так что нет никакого оправдания тому, что вы их не используете. Выберите один из них и применяйте его в своей работе.

Мы встречались с организациями, где подобное требование игнорировалось. Некоторые полагают, что настоящий процесс сборки должен состоять в том, чтобы пощелкать мышью там и сям, запустить пару утилит для регистрации серверов COM/CORBA и вручную скопировать несколько файлов. Вряд ли у вас есть лишнее время и энергия, чтобы растрачивать их на то, что машина сделает быстрее и лучше вас. Вам нужна надежная автоматизированная система сборки программы "в одно действие".

Успешная сборка должна происходить молча, без каких бы то ни было предупреждений (см. рекомендацию 1). Идеальный процесс сборки должен выдать только одно журнальное сообщение: "Сборка успешно завершена".

Есть две модели сборки — инкрементная и полная. При инкрементной сборке компилируются только те файлы, которые претерпели изменения со времени последней инкрементной или полной сборки. Следствие: вторая из двух последовательных инкрементных сборок не должна перезаписывать никакие файлы. Если она это делает — по всей видимости, у вас в проекте имеется циклическая зависимость (см. рекомендацию 22), либо ваша система сборки выполняет ненужные операции (например, создает фиктивные временные файлы, чтобы затем просто удалить их).

Проект может иметь несколько видов полной сборки. Рассмотрите возможность параметризации процесса сборки при помощи таких важных параметров, как целевая архитектура, отладочная или коммерческая версии, вид пакета (программа-инсталлятор или просто набор файлов). Одни установки сборки могут давать только наиболее существенные исполнимые и библиотечные файлы, другие — добавлять к ним вспомогательные файлы, а окончательная сборка — создавать программу-инсталлятор, которая включает в себя все ваши файлы, файлы сторонних производителей и код инсталляции.

Со временем размер проекта обычно возрастает, растет и стоимость отказа от автоматизированной системы сборки. Если вы не используете ее с самого начала, вы теряете время и ресурсы. Все равно со временем потребность в такой системе станет непреодолимой, но при этом вы окажетесь под гораздо большим давлением, чем в начале проекта.

В больших проектах возможна даже специальная должность "хозяина сборки", который отвечает за работу этой системы.

[Brooks95] §13, §19 • [Dewhurst03] §1 • [GnuMake] • [Stroustrup00] §9.1

3. Используйте систему контроля версий

Как гласит китайская пословица, плохие чернила лучше хорошей памяти: используйте системы управления версиями. Не оставляйте файлы без присмотра на долгий срок. Проверяйте их всякий раз после того, как обновленные модули проходят тесты на работоспособность. Убедитесь, что внесенные обновления не препятствуют корректной сборке программы.

Практически все нетривиальные проекты требуют командной работы и/или более недели рабочего времени. В таких проектах вы будете просто вынуждены сравнивать различные версии одного и того же файла для выяснения того, когда (и/или кем) были внесены те или иные изменения. Вы будете вынуждены контролировать и руководить внесением изменений в исходные файлы проекта.

Когда над проектом работают несколько разработчиков, они вносят изменения в проект параллельно, возможно, одновременно в разные части одного и того же файла. Вам нужен инструмент, который бы автоматизировал работу с разными версиями файлов и, в определенных случаях, позволял объединять одновременно внесенные изменения. Система управления версиями (version control system, VCS) автоматизирует все необходимые действия, причем выполняя их более быстро и корректно, чем вы бы могли сделать это вручную. И вряд ли у вас есть лишнее время на игры в администратора — у вас хватает и своей работы по разработке программного обеспечения.

Даже единственный программист нередко вынужден выяснять, как и когда в программу проникла та или иная ошибка. VCS, автоматически отслеживая историю изменений каждого файла, позволяет вам "перевести стрелки часов назад" и ответить не только на вопрос, как именно выглядел файл раньше, но и когда это было.

Не портите сборку. Код, сохраненный VCS, всегда должен успешно собираться. Огромное разнообразие инструментария данного типа не позволяет оправдать вас, если вы не используете одну из этих систем. Наиболее дешевой и популярной является CVS (см. ссылки). Это гибкий инструмент с возможностью обращения по TCP/IP, возможностью обеспечения повышенных мер безопасности (с использованием протокола ssh), возможностью администрирования с применением сценариев и даже графическим интерфейсом. Многие другие продукты VCS рассматривают CVS в качестве стандарта либо строят новую функциональность на ее основе.

Проект, над которым работает один программист, причем не более недели, вероятно, в состоянии выжить и без применения VCS.

[BetterSCM] • [Brooks95] §11, §13 • [CVS]

4. Одна голова хорошо, а две — лучше

Регулярно просматривайте код всей командой. Чем больше глаз — тем выше качество кода. Покажите ваш код другим и познакомьтесь с их кодом — это принесет пользу всем.

Регулярное рецензирование кода другими членами команды приносит свои плоды.

• Повышение качества кода при доброжелательной критике другими.

• Выявление ошибок, непереносимого кода (если это важно) и потенциальных проблем, связанных с масштабированием проекта.

• Улучшение качества дизайна и реализации путем обмена идеями.

• Быстрое обучение новых членов команды.

• Разработка общих принципов в команде.

• Повышение уровня меритократии[1], доверия, профессиональной гордости и сотрудничества в команде.

Во многих фирмах еще не столь популярны, как хотелось бы, вознаграждения за качество кода, а также какие-либо вложения времени или средств в его повышение. Надежд на кардинальное изменение ситуации мало, но все же изменения в этой области, пусть медленно, но происходят; в частности, это связано с вопросами надежности и безопасности программного обеспечения. Коллективное рецензирование кода помогает в решении этих вопросов, в дополнение к тому, что это отличный и к тому же бесплатный метод обучения сотрудников.

Даже если ваш работодатель не намерен заботиться о рецензировании кода, постарайтесь донести мысль о его необходимости до менеджеров (маленькая подсказка: покажите им эту книгу), и в любом случае организуйте такой обмен опытом. Затраченное на это время окупится сторицей. Сделайте рецензирование кода обязательной частью цикла разработки программного обеспечения в вашей команде.

Лучшие результаты дает оперативное рецензирование кода, разрабатываемого в настоящий момент. Для этого не требуется никакого формализма — достаточно простой электронной почты. При такой организации работы легче отслеживать ваши собственные действия и избегать дублирования.

Когда вы работаете с чужим кодом, зачастую удобно иметь под рукой список того, на что именно следует обращать внимание. Мы скромно предлагаем в качестве варианта такого списка оглавление данной книги.

Мы знаем, что читаем проповедь, но мы должны были сказать это вслух. Да, ваше эго может ненавидеть показывать свои исходные тексты для всеобщей критики, но поверьте, маленькому гениальному программисту внутри вас по душе рецензирование его кода, потому что в результате он сможет писать еще более талантливые программы.

[Constantine95] §10, §22, §33 • [McConnell93] §24 • [MozillaCRFAQ]