C++ Coding Standards — 101条编码规范与最佳实践
两位 C++ 大师的集大成之作：Herb Sutter（ISO C++ 标准委员会主席）与 Andrei Alexandrescu（Modern C++ Design 作者，Loki 库设计者）联手打造，C++ In-Depth Series 出品，Bjarne Stroustrup 亲任丛书编辑。
核心定位
这不是一本”教你 C++ 语法”的书，而是一本**“教你如何写出好的 C++ 代码”的书**。
- 101 条规则，每条都有 Summary / Discussion / Examples / Exceptions / References 结构
- 规则不是教条：每条都说明”为什么”以及”何时可以不遵守”
- 覆盖从组织级政策到具体语法细节的完整谱系
- 基于社区最佳实践，而非个人偏好
书中名言：“好的编码标准应该反映社区经过验证的最佳经验，而不是某个人的个人癖好。“
全书结构（12大部分 + 101条规则）
第 0 条：元规则
- Ch 0. Don’t sweat the small stuff.（不要为小事操心） — 知道什么不需要标准化。风格之争（花括号位置、命名约定）不值得强制；真正重要的是设计、正确性、可维护性。
第一部分：组织与政策问题（Ch 1-4）
| 编号 | 规则 | 核心要点 |
|---|---|---|
| 1 | Compile cleanly at high warning levels | 最高警告级别下零警告通过；将警告视为错误 |
| 2 | Use an automated build system | 一键构建；一次构建所有配置 |
| 3 | Use a version control system | 版本控制是基本纪律 |
| 4 | Invest in code reviews | 代码审查是质量投资；审查代码而非人 |
第二部分：设计风格（Ch 5-13）
| 编号 | 规则 | 核心要点 |
|---|---|---|
| 5 | Give one entity one cohesive responsibility | 单一职责原则（SRP）；一个实体只做一件事 |
| 6 | Correctness, simplicity, and clarity come first | 正确性、简洁性、清晰性优先于性能和技巧 |
| 7 | Know when and how to code for scalability | 为可扩展性编码要有意识、有依据地进行 |
| 8 | Don’t optimize prematurely | 不要过早优化；先让代码正确，再让它快 |
| 9 | Don’t pessimize prematurely | 不要过早悲观化；不要无缘无故地写低效代码 |
| 10 | Minimize global and shared data | 最小化全局和共享数据；减少耦合和竞态条件 |
| 11 | Hide information | 信息隐藏；封装实现细节 |
| 12 | Know when and how to code for concurrency | 并发编码要有意识；了解内存模型和锁 |
| 13 | Ensure resources are owned by objects. Use RAII and smart pointers | RAII 是资源管理基石；智能指针是首选 |
关键洞察：第 8 条（不提早优化）和第 9 条（不过早悲观）是一对——前者说”不要为了不确定的性能牺牲清晰度”，后者说”不要在没有成本的情况下写低效代码”（如
++i优于i++对迭代器而言）。
第三部分：编码风格（Ch 14-24）
| 编号 | 规则 | 核心要点 |
|---|---|---|
| 14 | Prefer compile- and link-time errors to run-time errors | 能在编译期发现的错误不要留到运行期（static_assert、类型系统） |
| 15 | Use const proactively | 主动使用 const；const 是文档、是约束、是优化机会 |
| 16 | Avoid macros | 尽量避免宏；宏不受作用域约束、不遵循类型系统 |
| 17 | Avoid magic numbers | 避免魔法数字；用命名常量替代 |
| 18 | Declare variables as locally as possible | 变量尽可能局部声明；缩小作用域 |
| 19 | Always initialize variables | 始终初始化变量；未初始化是 bug 来源 |
| 20 | Avoid long functions. Avoid deep nesting | 避免长函数和深嵌套；函数应一屏可读 |
| 21 | Avoid initialization dependencies across compilation units | 避免跨编译单元的初始化顺序依赖（静态初始化顺序惨败） |
| 22 | Minimize definitional dependencies. Avoid cyclic dependencies | 最小化定义依赖；避免循环依赖 |
| 23 | Make header files self-sufficient | 头文件应自给自足；包含它所需的所有头文件 |
| 24 | Always write internal include guards. Never write external include guards | 始终写内部 include guard（#ifndef），不要依赖外部 guard |
第四部分：函数与操作符（Ch 25-31）
| 编号 | 规则 | 核心要点 |
|---|---|---|
| 25 | Take parameters appropriately by value, (smart) pointer, or reference | 参数传递方式选择：值/指针/引用——有明确的选择准则 |
| 26 | Preserve natural semantics for overloaded operators | 重载操作符要保持自然语义（如 operator+ 不应修改操作数） |
| 27 | Prefer the canonical forms of arithmetic and assignment operators | 算术和赋值操作符的规范形式（a+=b 优于 a=a+b，operator+ 用 += 实现） |
| 28 | Prefer the canonical form of ++ and —. Prefer calling the prefix forms | ++/— 的规范形式；优先使用前缀版本 |
| 29 | Consider overloading to avoid implicit type conversions | 考虑重载以避免隐式类型转换 |
| 30 | Avoid overloading &&, | |
| 31 | Don’t write code that depends on the order of evaluation of function arguments | 不要依赖函数参数求值顺序（未定义行为） |
参数传递决策树（Ch 25 核心）：
- 输出/入出参数：用引用（或指针，表示可选）
- 输入参数且 cheap to copy：按值传递
- 输入参数且 expensive to copy：按 const 引用传递
- 输入参数需要拷贝一份：按值传递 + move（C++11 风格）
第五部分：类设计与继承（Ch 32-46）
| 编号 | 规则 | 核心要点 |
|---|---|---|
| 32 | Be clear what kind of class you’re writing | 明确你在写什么类型的类（值类型、多态基类、混入、工具类…） |
| 33 | Prefer minimal classes to monolithic classes | 偏好小类而非巨型类；单一职责 |
| 34 | Prefer composition to inheritance | 组合优于继承 |
| 35 | Avoid inheriting from classes not designed to be base classes | 不要继承非为基类设计的类（如标准库容器） |
| 36 | Prefer providing abstract interfaces | 优先提供抽象接口（纯抽象基类） |
| 37 | Public inheritance is substitutability | 公有继承 = is-a = 可替换性（LSP） |
| 38 | Practice safe overriding | 安全地重写虚函数；显式使用 virtual（C++11 用 override） |
| 39 | Consider making virtual functions nonpublic, and public functions nonvirtual | NVI 惯用法：虚函数设为 private/protected，公有接口非虚 |
| 40 | Avoid providing implicit conversions | 避免隐式转换；用 explicit |
| 41 | Make data members private, except in behaviorless aggregates | 数据成员设为 private；只有 C 风格结构体（无行为的聚合）例外 |
| 42 | Don’t give away your internals | 不要泄露内部实现；不要返回非 const 指针/引用到内部成员 |
| 43 | Pimpl judiciously | 合理使用 Pimpl 惯用法（编译防火墙） |
| 44 | Prefer writing nonmember nonfriend functions | 优先写非成员非友元函数（增强封装性）— Meyers 经典论断 |
| 45 | Always provide new and delete together | new 和 delete 要成对提供 |
| 46 | If you provide any class-specific new, provide all standard forms | 如果提供了类专属 new，就要提供所有标准形式 |
NVI 模式（Ch 39）：公有接口非虚，虚函数设为私有。基类控制前置/后置操作（不变量检查、日志、锁），派生类只实现核心逻辑。这是 Template Method 模式在 C++ 中的惯用法。
封装性判断（Ch 44）：一个函数需要访问类的私有成员越少，封装性越好。非成员非友元函数 = 最大封装性。
第六部分：构造、析构与赋值（Ch 47-56）
| 编号 | 规则 | 核心要点 |
|---|---|---|
| 47 | Define and initialize member variables in the same order | 成员初始化顺序与声明顺序一致（否则实际顺序与你预期不同） |
| 48 | Prefer initialization to assignment in constructors | 构造函数中优先使用初始化列表，而非赋值 |
| 49 | Avoid calling virtual functions in constructors and destructors | 构造/析构期间不要调用虚函数（调用的是当前层级的版本，不是最终派生类的） |
| 50 | Make base class destructors public and virtual, or protected and nonvirtual | 基类析构函数：要么 public + virtual（多态删除），要么 protected + nonvirtual（禁止通过基类指针删除） |
| 51 | Destructors, deallocation, and swap never fail | 析构函数、释放操作、swap 绝不允许失败（不抛异常） |
| 52 | Copy and destroy consistently | 拷贝和销毁要一致；Rule of Zero / Rule of Three / Rule of Five |
| 53 | Explicitly enable or disable copying | 显式启用或禁用拷贝（=default / =delete） |
| 54 | Avoid slicing. Consider Clone instead of copying in base classes | 避免对象切割；基类拷贝用 Clone（虚拷贝构造） |
| 55 | Prefer the canonical form of assignment | 赋值操作符的规范形式（自赋值安全、强异常安全） |
| 56 | Provide a no-fail swap | 提供不抛出异常的 swap（且正确实现：成员级 swap + ADL） |
Rule of Zero/Three/Five（Ch 52 延伸）：
- 零法则：如果可以，让编译器自动生成所有特殊成员函数（用 RAII 成员）
- 三法则：如果需要自定义析构函数/拷贝构造/拷贝赋值中的一个，通常需要全部三个
- 五法则（C++11）：三法则 + 移动构造 + 移动赋值
第七部分：命名空间与模块（Ch 57-63）
| 编号 | 规则 | 核心要点 |
|---|---|---|
| 57 | Keep a type and its nonmember function interface in the same namespace | 类型及其非成员函数接口放在同一命名空间（ADL 能找到它们） |
| 58 | Keep types and functions in separate namespaces unless they’re intended to work together | 不相关的类型和函数放在不同命名空间（避免意外的 ADL） |
| 59 | Don’t write namespace usings in a header file or before an include | 不要在头文件中或 include 前写 using namespace（污染全局） |
| 60 | Avoid allocating and deallocating memory in different modules | 避免在不同模块中分配和释放内存（不同堆/不同 CRT） |
| 61 | Don’t define entities with linkage in a header file | 不要在头文件中定义有链接的实体（会导致 ODR 违反） |
| 62 | Don’t allow exceptions to propagate across module boundaries | 不要让异常跨模块边界传播（不同编译器/不同运行时） |
| 63 | Use sufficiently portable types in a module’s interface | 模块接口中使用足够可移植的类型 |
第八部分：模板与泛型（Ch 64-67）
| 编号 | 规则 | 核心要点 |
|---|---|---|
| 64 | Blend static and dynamic polymorphism judiciously | 明智地混合静态多态（模板）和动态多态（虚函数） |
| 65 | Customize intentionally and explicitly | 有意且显式地定制（特化、重载要有明确意图） |
| 66 | Don’t specialize function templates | 不要特化函数模板；用重载替代（函数模板特化不参与重载决议） |
| 67 | Don’t write unintentionally nongeneric code | 不要无意中写出非泛型代码；模板应真正泛化 |
Ch 66 是 Alexandrescu 的经典洞见：函数模板特化不参与重载决议，容易导致意外行为。优先使用函数重载或类模板特化。
第九部分：错误处理与异常（Ch 68-75）
| 编号 | 规则 | 核心要点 |
|---|---|---|
| 68 | Assert liberally to document internal assumptions and invariants | 大量使用 assert 记录内部假设和不变量 |
| 69 | Establish a rational error handling policy, and follow it strictly | 建立合理的错误处理策略并严格遵守 |
| 70 | Distinguish between errors and non-errors | 区分错误和非错误（预期内的情况不是错误） |
| 71 | Design and write error-safe code | 设计并编写错误安全的代码（异常安全等级：基本/强/不抛） |
| 72 | Prefer to use exceptions to report errors | 优先用异常报告错误（C++ 的标准错误机制） |
| 73 | Throw by value, catch by reference | 按值抛出，按引用捕获 |
| 74 | Report, handle, and translate errors appropriately | 适当报告、处理、转换错误 |
| 75 | Avoid exception specifications | 避免异常规格（C++11 已弃用动态异常规格） |
异常安全三级保证（Ch 71）：
- 基本保证：失败后对象处于有效但不确定的状态
- 强保证：失败后状态不变（事务语义）
- 不抛保证：绝不失败（析构函数、swap、赋值等必须提供）
第十部分：STL 容器（Ch 76-82）
| 编号 | 规则 | 核心要点 |
|---|---|---|
| 76 | Use vector by default. Otherwise, choose an appropriate container | 默认用 vector；其他容器按需选择 |
| 77 | Use vector and string instead of arrays | 用 vector 和 string 替代原生数组 |
| 78 | Use vector (and string::c_str) to exchange data with non-C++ APIs | 用 vector 与非 C++ API 交换数据（连续内存） |
| 79 | Store only values and smart pointers in containers | 容器中只存值和智能指针（不要存裸指针表达所有权） |
| 80 | Prefer push_back to other ways of expanding a sequence | 优先用 push_back 扩展序列 |
| 81 | Prefer range operations to single-element operations | 优先用范围操作而非单元素操作（减少重新分配） |
| 82 | Use accepted idioms to really shrink capacity and really erase elements | 用”swap 技巧”真正收缩容量（vector<T>(v).swap(v)） |
Ch 76 为什么默认用 vector：连续内存 → 缓存友好 → 实际性能通常优于链表（即使理论复杂度更高）。这也是 Bjarne Stroustrup 的反复强调的观点。
第十一部分：STL 算法与谓词（Ch 83-89）
| 编号 | 规则 | 核心要点 |
|---|---|---|
| 83 | Use a checked STL implementation | 使用带检查的 STL 实现（调试版本的边界检查、迭代器检查） |
| 84 | Prefer algorithm calls to handwritten loops | 优先用算法调用而非手写循环（更清晰、更少 bug、可能更快） |
| 85 | Use the right STL search algorithm | 选择正确的 STL 搜索算法（find / binary_search / lower_bound…） |
| 86 | Use the right STL sort algorithm | 选择正确的 STL 排序算法（sort / stable_sort / partial_sort / nth_element） |
| 87 | Make predicates pure functions | 谓词必须是纯函数（无副作用、无状态、相同输入相同输出） |
| 88 | Prefer function objects over functions as algorithm and comparer arguments | 优先用函数对象而非函数作为算法参数（可内联、可携带状态） |
| 89 | Write function objects correctly | 正确编写函数对象（result_type 等适配，C++11 后用 lambda 简化） |
第十二部分：类型安全与 C++ 安全实践（Ch 90-100）
| 编号 | 规则 | 核心要点 |
|---|---|---|
| 90 | Avoid type switching; prefer polymorphism | 避免类型开关（type-switch）；用多态替代 |
| 91 | Rely on types, not on representations | 依赖类型，不依赖内存布局表示 |
| 92 | Avoid using reinterpret_cast | 避免 reinterpret_cast（最危险的转换） |
| 93 | Avoid using static_cast on pointers | 避免对指针使用 static_cast（用 dynamic_cast 或重构） |
| 94 | Avoid casting away const | 避免去除 const（const_cast 几乎总是设计问题的信号） |
| 95 | Don’t use C-style casts | 不要用 C 风格强制转换（无法区分转换意图，搜索困难） |
| 96 | Don’t memcpy or memcmp non-PODs | 不要对非 POD 类型用 memcpy/memcmp（破坏对象生命周期） |
| 97 | Don’t use unions to reinterpret representation | 不要用 union 重新解释内存表示（类型双关是 UB） |
| 98 | Don’t use varargs (ellipsis) | 不要用可变参数（省略号语法）— 无类型安全 |
| 99 | Don’t use invalid objects. Don’t use unsafe functions | 不要使用无效对象；不要使用不安全函数（gets、strcpy 等） |
| 100 | Don’t treat arrays polymorphically | 不要多态地使用数组（数组索引计算会出错，因为指针算术不考虑派生类大小） |
关键主题提炼
1. 渐进式约束
全书体现了一个核心理念：尽可能用编译器/类型系统约束代码，而不是靠人记住约定。
编译期检查 > 链接期检查 > 运行期检查 > 人工审查
这体现在：const、static_assert、类型系统、explicit、=delete、RAII 等。
2. C++ 的设计哲学
- 信任程序员：给你足够的 rope（你也可能用它上吊）
- 不为你不用的东西付费（零开销原则）
- 与 C 兼容（但书中多处警告不要用 C 风格写 C++）
3. 与其他经典书籍的关系
- Effective C++（Scott Meyers）：本书是其补充和系统化——Meyers 是 55 条条款，本书扩展为 101 条且覆盖更广
- Modern C++ Design（Alexandrescu）：本书体现了 Alexandrescu 对泛型编程的深刻理解（Ch 64-67）
- Exceptional C++（Herb Sutter）：异常安全部分是 Sutter Guru of the Week 的精华
- The C++ Programming Language（Stroustrup）：本书是 Stroustrup C++ In-Depth Series 中的一卷
实践建议
团队落地步骤
- 不要全部强制：从高优先级规则开始（RAII、const、警告级别、版本控制）
- 用工具自动化：编译器警告、静态分析工具（clang-tidy、CppCheck）、Code Review checklist
- 解释为什么：每条规则都要有理由，不能是”书上说的”
- 允许例外：每条规则都有 Exceptions 小节——知道何时可以打破规则
最值得优先遵守的 10 条规则（个人精选）
- Ch 1：最高警告级别零警告通过
- Ch 13：使用 RAII 和智能指针
- Ch 15：主动使用 const
- Ch 50：基类析构函数要么 public+virtual 要么 protected+nonvirtual
- Ch 51：析构函数和 swap 绝不失败
- Ch 37：公有继承 = 可替换性（LSP）
- Ch 71：编写异常安全的代码
- Ch 76：默认用 vector
- Ch 84：用算法替代手写循环
- Ch 95：不要用 C 风格强制转换
关联
- 《Effective C++》-第三版-55个改善程序与设计的具体做法-Scott-Meyers — Scott Meyers 的经典 55 条，本书的重要参考
- 《Effective STL》-50条有效使用STL的经验-Scott-Meyers — STL 使用的 50 条经验，本书 STL 部分的延伸
- 《Effective Modern C++》-42条改善C++11与C++14的具体方法-Scott-Meyers — 现代 C++（C++11/14）的 42 条
- 《Modern C++ Design》-现代C++设计-Andrei-Alexandrescu — 本书第二作者的另一部经典，Policy-Based Design
- 《C++ Concurrency in Action》-第二版-Anthony-Williams — 并发部分的深入参考
- 《代码整洁之道》-Clean-Code-Robert-C-Martin — 通用编码规范，语言无关