1代码总体原则
1、清晰第一
清晰性是易于维护、易于重构的程序必需具备的特征。代码首先是给人读的,好的代码应当可以像文章一样发声朗诵出来。
目前软件维护期成本占整个生命周期成本的40%~90%。根据业界经验,维护期变更代码的成本,小型系统是开发期的5倍,大型系统(万行代码以上)可以达到倍。业界的调查指出,开发组平均大约一半的人力用于弥补过去的错误,而不是添加新的功能来帮助公司提高竞争力。
一般情况下,代码的可阅读性高于性能,只有确定性能是瓶颈时,才应该主动优化。
2、简洁为美
简洁就是易于理解并且易于实现。代码越长越难以看懂,也就越容易在修改时引入错误。写的代码越多,意味着出错的地方越多,也就意味着代码的可靠性越低。因此,我们提倡大家通过编写简洁明了的代码来提升代码可靠性。
废弃的代码(没有被调用的函数和全局变量)要及时清除,重复代码应该尽可能提炼成函数。
3、选择合适的风格,与代码原有风格保持一致
产品所有人共同分享同一种风格所带来的好处,远远超出为了统一而付出的代价。在公司已有编码规范的指导下,审慎地编排代码以使代码尽可能清晰,是一项非常重要的技能。如果重构//修改其他风格的代码时,比较明智的做法是根据现有代码的现有风格继续编写代码,或者使用格式转换工具进行转换成公司内部风格。
2、头文件
对于C语言来说,头文件的设计体现了大部分的系统设计。不合理的头文件布局是编译时间过长的根因,不合理的头文件实际上反映了不合理的设计。
1、头文件中适合放置接口的声明,不适合放置实现
头文件是模块(Module)或单元(Unit)的对外接口。头文件中应放置对外部的声明,如对外提供的函数声明、宏定义、类型定义等。
要求:
内部使用的函数(相当于类的私有方法)声明不应放在头文件中。
内部使用的宏、枚举、结构定义不应放入头文件中。
变量定义不应放在头文件中,应放在.c文件中。
变量的声明尽量不要放在头文件中,亦即尽量不要使用全局变量作为接口。变量是模块或单元的内部实现细节,不应通过在头文件中声明的方式直接暴露给外部,应通过函数接口的方式进行对外暴露。即使必须使用全局变量,也只应当在.c中定义全局变量,在.h中仅声明变量为全局的。
2、头文件应当职责单一,切忌依赖复杂
头文件过于复杂,依赖过于复杂是导致编译时间过长的主要原因。很多现有代码中头文件过大,职责过多,再加上循环依赖的问题,可能导致为了在.c中使用一个宏,而包含十几个头文件。
错误示例:某平台定义WORD类型的头文件:
#includeVXWORKS.H
#includeKERNELLIB.H
#includeSEMLIB.H
#includeINTLIB.H
#includeTASKLIB.H
#includeMSGQLIB.H
#includeSTDARG.H
#includeFIOLIB.H
#includeSTDIO.H
#includeSTDLIB.H
#includeCTYPE.H
#includeSTRING.H
#includeERRNOLIB.H
#includeTIMERS.H
#includeMEMLIB.H
#includeTIME.H
#includeWDLIB.H
#includeSYSLIB.H
#includeTASKHOOKLIB.H
#includeREBOOTLIB.H
…
typedefunsignedshortWORD;
…
这个头文件不但定义了基本数据类型WORD,还包含了stdio.hsyslib.h等等不常用的头文件。如果工程中有00个源文件,而其中个源文件使用了stdio.h的printf,由于上述头文件的职责过于庞大,而WORD又是每一个文件必须包含的,从而导致stdio.h/syslib.h等可能被不必要的展开了次,大大增加了工程的编译时间。
3、头文件应向稳定的方向包含
头文件的包含关系是一种依赖,一般来说,应当让不稳定的模块依赖稳定的模块,从而当不稳定的模块发生变化时,不会影响(编译)稳定的模块。
就我们的产品来说,依赖的方向应该是:产品依赖于平台,平台依赖于标准库。某产品线平台的代码中已经包含了产品的头文件,导致平台无法单独编译、发布和测试,是一个非常糟糕的反例。除了不稳定的模块依赖于稳定的模块外,更好的方式是两个模块共同依赖于接口,这样任何一个模块的内部实现更改都不需要重新编译另外一个模块。在这里,我们假设接口本身是最稳定的。
4、每一个.c文件应有一个同名.h文件,用于声明需要对外公开的接口
如果一个.c文件不需要对外公布任何接口,则其就不应当存在,除非它是程序的入口,如main函数所在的文件。
现有某些产品中,习惯一个.c文件对应两个头文件,一个用于存放对外公开的接口,一个用于存放内部需要用到的定义、声明等,以控制.c文件的代码行数。编者不提倡这种风格。这种风格的根源在于源文件过大,应首先考虑拆分.c文件,使之不至于太大。另外,一旦把私有定义、声明放到独立的头文件中,就无法从技术上避免别人include之,难以保证这些定义最后真的只是私有的。
5、禁止头文件循环依赖
头文件循环依赖,指a.h包含b.h,b.h包含c.h,c.h包含a.h之类导致任何一个头文件修改,都导致所有包含了a.h/b.h/c.h的代码全部重新编译一遍。而如果是单向依赖,如a.h包含b.h,b.h包含c.h,而c.h不包含任何头文件,则修改a.h不会导致包含了b.h/c.h的源代码重新编译。
6、.c/.h文件禁止包含用不到的头文件
很多系统中头文件包含关系复杂,开发人员为了省事起见,可能不会去一一钻研,直接包含一切想到的头文件,甚至有些产品干脆发布了一个god.h,其中包含了所有头文件,然后发布给各个项目组使用,这种只图一时省事的做法,导致整个系统的编译时间进一步恶化,并对后来人的维护造成了巨大的麻烦。
7、头文件应当自包含
简单的说,自包含就是任意一个头文件均可独立编译。如果一个文件包含某个头文件,还要包含另外一个头文件才能工作的话,就会增加交流障碍,给这个头文件的用户增添不必要的负担。
示例:如果a.h不是自包含的,需要包含b.h才能编译,会带来的危害:每个使用a.h头文件的.c文件,为了让引入的a.h的内容编译通过,都要包含额外的头文件b.h。额外的头文件b.h必须在a.h之前进行包含,这在包含顺序上产生了依赖。
注意:该规则需要与“.c/.h文件禁止包含用不到的头文件”规则一起使用,不能为了让a.h自包含,而在a.h中包含不必要的头文件。a.h要刚刚可以自包含,不能在a.h中多包含任何满足自包含之外的其他头文件。
8、总是编写内部#include保护符(#define保护)
多次包含一个头文件可以通过认真的设计来避免。如果不能做到这一点,就需要采取阻止头文件内容被包含多于一次的机制。通常的手段是为每个文件配置一个宏,当头文件第一次被包含时就定义这个宏,并在头文件被再次包含时使用它以排除文件内容。所有头文件都应当使用#define防止头文件被多重包含,命名格式为FILENAME_H,为了保证唯一性,更好的命名是PROJECTNAME_PATH_FILENAME_H。
注:没有在宏最前面加上单下划线"_",是因为一般以单下划线"_"和双下划线"__"开头的标识符为ANSIC等使用,在有些静态检查工具中,若全局可见的标识符以"_"开头会给出告警。
定义包含保护符时,应该遵守如下规则:
保护符使用唯一名称;
不要在受保护部分的前后放置代码或者注释。
正确示例:假定VOS工程的timer模块的timer.h,其目录为VOS/include/timer/timer.h,应按如下方式保护:
#ifndefVOS_INCLUDE_TIMER_TIMER_H
#defineVOS_INCLUDE_TIMER_TIMER_H
...
#endif
也可以使用如下简单方式保护:
#ifndefTIMER_H
#defineTIMER_H
...
#endif
例外情况:头文件的版权声明部分以及头文件的整体注释部分(如阐述此头文件的开发背景、使用注意事项等)可以放在保护符(#ifndefXX_H)前面。
9、禁止在头文件中定义变量
在头文件中定义变量,将会由于头文件被其他.c文件包含而导致变量重复定义。
10、只能通过包含头文件的方式使用其他.c提供的接口,禁止在.c中通过extern的方式使用外部函数接口、变量
若a.c使用了b.c定义的foo()函数,则应当在b.h中声明externintfoo(intinput);并在a.c中通过#includeb.h来使用foo。禁止通过在a.c中直接写externintfoo(intinput);来使用foo,后面这种写法容易在foo改变时可能导致声明和定义不一致。
11、禁止在extern"C"中包含头文件
在extern"C"中包含头文件,会导致extern"C"嵌套,VisualStudio对extern"C"嵌套层次有限制,嵌套层次太多会编译错误。
在extern"C"中包含头文件,可能会导致被包含头文件的原有意图遭到破坏。
错误示例:
extern“C”
{
#include“xxx.h”
...
}
正确示例:
#include“xxx.h”
extern“C”
{
...
}
12、一个模块通常包含多个.c文件,建议放在同一个目录下,目录名即为模块名。为方便外部使用者,建议每一个模块提供一个.h,文件名为目录名
需要注意的是,这个.h并不是简单的包含所有内部的.h,它是为了模块使用者的方便,对外整体提供的模块接口。以Googletest(简称GTest)为例,GTest作为一个整体对外提供C++单元测试框架,其1.5版本的gtest工程下有6个源文件和12个头文件。但是它对外只提供一个gtest.h,只要包含gtest.h即可使用GTest提供的所有对外提供的功能,使用者不必关系GTest内部各个文件的关系,即使以后GTest的内部实现改变了,比如把一个源文件c拆成两个源文件,使用者也不必关心,甚至如果对外功能不变,连重新编译都不需要。对于有些模块,其内部功能相对松散,可能并不一定需要提供这个.h,而是直接提供各个子模块或者.c的头文件。
比如产品普遍使用的VOS,作为一个大模块,其内部有很多子模块,他们之间的关系相对比较松散,就不适合提供一个vos.h。而VOS的子模块,如Memory(仅作举例说明,与实际情况可能有所出入),其内部实现高度内聚,虽然其内部实现可能有多个.c和.h,但是对外只需要提供一个Memory.h声明接口。
13、如果一个模块包含多个子模块,则建议每一个子模块提供一个对外的.h,文件名为子模块名
降低接口使用者的编写难度
14、头文件不要使用非习惯用法的扩展名,如.inc
目前很多产品中使用了.inc作为头文件扩展名,这不符合c语言的习惯用法。在使用.inc作为头文件扩展名的产品,习惯上用于标识此头文件为私有头文件。但是从产品的实际代码来看,这一条并没有被遵守,一个.inc文件被多个.c包含比比皆是。
除此之外,使用.inc还导致sourceinsight、Visualstduio等IDE工具无法识别其为头文件,导致很多功能不可用,如“跳转到变量定义处”。虽然可以通过配置,强迫IDE识别.inc为头文件,但是有些软件无法配置,如VisualAssist只能识别.h而无法通过配置识别.inc。
15、同一产品统一包含头文件排列方式
常见的包含头文件排列方式:功能块排序、文件名升序、稳定度排序。
正确示例1:以升序方式排列头文件可以避免头文件被重复包含:
#includea.h
#includeb.h
#includec/d.h
#includec/e.h
#includef.h
正确示例2:以稳定度排序,建议将不稳定的头文件放在前面,如把产品的头文件放在平台的头文件前面:
#includeproduct.h
#includeplatform.h
相对来说,product.h修改的较为频繁,如果有错误,不必编译platform.h就可以发现product.h的错误,可以部分减少编译时间。
3函数
函数设计的精髓:编写整洁函数,同时把代码有效组织起来。
整洁函数要求:代码简单直接、不隐藏设计者的意图、用干净利落的抽象和直截了当的控制语句将函数有机组织起来。
代码的有效组织包括:逻辑层组织和物理层组织两个方面。逻辑层,主要是把不同功能的函数通过某种联系组织起来,主要