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正文：
近日，日本核污水排海事件引發(fā)了廣泛的輿論關(guān)注。在這一背景下，核輻射檢測(cè)儀成為了各大電商平臺(tái)上的暢銷爆款。然而，網(wǎng)購的輻射檢測(cè)儀到底靠譜嗎？最近，上海的徐女士向記者反映了一個(gè)令人震驚的事件。
據(jù)徐女士介紹，8月29日晚，她在家中蒸了一鍋大閘蟹，并使用了一個(gè)月前在電商平臺(tái)上購買的核輻射檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)。然而，結(jié)果卻令她和家人感到十分恐慌，警報(bào)聲不斷響起，頻繁警示劑量超標(biāo)。情急之下，他們四處報(bào)警，并將家里的海鮮全部扔掉。更諷刺的是，第二天，徐女士又將檢測(cè)儀對(duì)準(zhǔn)女兒的肚皮，結(jié)果警報(bào)聲再次響起，女兒當(dāng)場(chǎng)驚恐萬分，甩開檢測(cè)儀就捂著肚子跑了。
這一事件引發(fā)了徐女士的懷疑，她開始質(zhì)疑這款號(hào)稱精準(zhǔn)的核輻射檢測(cè)儀是否名不副實(shí)。于是，她與線上客服進(jìn)行了交涉。徐女士表示，在使用這個(gè)檢測(cè)儀后，家里不敢再食用海鮮，不得不扔掉了大量食物。雖然這樣的損失在某種程度上還算較小，但這個(gè)問題的嚴(yán)重性不容忽視。
對(duì)于網(wǎng)購的核輻射檢測(cè)儀是否靠譜，我們需要認(rèn)真思考。雖然電商平臺(tái)上的產(chǎn)品多種多樣，但并不代表所有產(chǎn)品都能夠達(dá)到所宣傳的精準(zhǔn)檢測(cè)效果。在購買這類產(chǎn)品時(shí)，消費(fèi)者應(yīng)該保持警惕，選擇有信譽(yù)的品牌和商家。
此外，政府監(jiān)管部門也有責(zé)任加強(qiáng)對(duì)這類產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)管，確保消費(fèi)者的權(quán)益不受侵害。只有通過嚴(yán)格的檢測(cè)和監(jiān)管，才能讓消費(fèi)者放心購買并使用核輻射檢測(cè)儀。
總之，核輻射檢測(cè)儀的真實(shí)性和可靠性是一個(gè)需要引起關(guān)注的問題。消費(fèi)者在購買這類產(chǎn)品時(shí)應(yīng)保持警惕，同時(shí)政府部門也應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)管力度，確保市場(chǎng)上的產(chǎn)品質(zhì)量和安全性。只有這樣，才能讓人們安心使用這樣的產(chǎn)品，保障自身的健康與安全。
高強(qiáng)度使用了一年的C++，又適逢讀完了Scott Meyers的《Effective Modern C++》，很想寫下這篇文章，說說我對(duì)C++的看法。
從Java到C++
最初接觸C++是在大一夏季學(xué)期，三周時(shí)間入門“C++面向?qū)ο缶幊獭薄ｋm然C語言學(xué)得不錯(cuò)，但這門課還是讓我頭暈?zāi)垦＃恢啤＜葲]理解面向?qū)ο蟮乃枷耄矝]看懂C++稀奇古怪的語法。為數(shù)不多的印象就是可以用cout替代printf，用引用替代指針，僅此而已。
后來，我與C++漸行漸遠(yuǎn)，因?yàn)橛辛肆硪粋€(gè)美好的邂逅——Java。我對(duì)Java是一見鐘情，簡潔的語法，純粹的面向?qū)ο筇匦裕S富的類庫，廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，都讓我愛不釋手。與之相比，C++為了兼容C而作的妥協(xié)，前后不一的設(shè)計(jì)理念，奇怪的標(biāo)準(zhǔn)庫，越來越詭異的新特性，實(shí)在讓人難以接受。
若干年后，成為研究生的我由于算法研究的需要，不得不重視C++。起初，拷貝和賦值的概念讓我迷惑了好一會(huì)兒。我無法理解為什么C++設(shè)計(jì)這么細(xì)致的控制手段，值傳遞和引用傳遞，拷貝構(gòu)造和移動(dòng)構(gòu)造，左值和右值等等等等。這些在Java中都是不存在的，所有對(duì)象都是引用類型就好了，為什么要有那么多規(guī)則？
今天，我可以肯定地說出答案：為了性能。
一切為了性能
有人說，C++是個(gè)全能語言，底層、算法、軟件、后端都能做。但都能做就意味著都做得不好，專業(yè)性和通用性不可兼得。C++開發(fā)軟件、做Web后端顯然是不合適的，沒有大量的類庫支撐，開發(fā)過程困難重重。而C++在算法領(lǐng)域則是一騎絕塵，SLAM、深度學(xué)習(xí)，都得用C++寫，即便你用了TensorFlow的Python API，它內(nèi)部也是用C++實(shí)現(xiàn)的。之所以如此，是因?yàn)樗惴ㄍǔＪ怯?jì)算密集型應(yīng)用，好的實(shí)現(xiàn)和差的實(shí)現(xiàn)在性能上千差萬別，算法研究者必須用一種能夠精確管控性能的編程語言，這種語言就是C++。
很多人以為C++比Java快是因?yàn)镴ava必須運(yùn)行在虛擬機(jī)上，沒有C++編譯成機(jī)器碼來得直接。這種觀念不是沒有道理，但不免淺薄。現(xiàn)在的Java有了JIT（Just-in-time compilation，即時(shí)編譯）優(yōu)化，性能已經(jīng)越來越接近C++，所以性能差距并不體現(xiàn)在虛擬機(jī)上。
C++和Java，以及其它高級(jí)語言，如C#、Python的真正區(qū)別是，只有C++支持手動(dòng)管理內(nèi)存并指定數(shù)據(jù)傳遞方式。所謂手動(dòng)管理內(nèi)存，不僅僅是通過指針訪問特定地址的內(nèi)存數(shù)據(jù)，更在于由用戶決定對(duì)象分配在棧上還是堆上，這一點(diǎn)至關(guān)重要。Java的對(duì)象全部分配在堆上，而我們知道堆內(nèi)存是不連續(xù)的，所以Java程序需要頻繁訪問不連續(xù)的內(nèi)存，這會(huì)破壞緩存的有效性，從而導(dǎo)致性能下降。再來看數(shù)據(jù)傳遞方式，Java所有的變量都是引用，變量賦值和參數(shù)傳遞都是對(duì)引用的拷貝，這在一定程度上避免了初級(jí)C++程序員容易犯的冗余拷貝的問題，但同時(shí)也扼殺了靈活性，畢竟有時(shí)候，你真的需要拷貝對(duì)象，而不僅僅是傳遞引用。
不過，C++提供的靈活性并不一定能轉(zhuǎn)化為高性能，糟糕的C++代碼可能比同樣功能的Java代碼速度更慢，因?yàn)槟愫苋菀紫萑霟o謂的拷貝和構(gòu)造中去。作為C++程序員，我們無疑要十分清楚每行代碼背后的隱藏含義，這也注定了寫好C++并不容易。
如何手機(jī)開掛玩?zhèn)髌媸钟?/a> - 櫻花動(dòng)漫
寫作本文的動(dòng)機(jī)源于《Effective Modern C++》這本書，與幾年前讀《Effective Java》的感受完全不同，C++這部似乎每頁都寫滿了兩個(gè)字——“性能”。作者對(duì)性能的挖掘已經(jīng)到了匪夷所思的地步，一絲一毫都不放過。下面我們就談?wù)劇癈++程序員的自我修養(yǎng)”，探討C++編程中需要注意的地方。
C++程序員的自我修養(yǎng)
直接聲明對(duì)象還是用new創(chuàng)建對(duì)象？前者在棧上申請(qǐng)空間，后者在堆上申請(qǐng)空間。處理器對(duì)棧內(nèi)存的操作一般快于堆內(nèi)存，除非真的必須動(dòng)態(tài)管理內(nèi)存，建議都在棧上聲明對(duì)象，這也可以避免忘記delete導(dǎo)致的內(nèi)存泄露。
數(shù)據(jù)傳遞方式
首先，一定要熟悉C++11提供的五種拷貝控制函數(shù)，包括拷貝構(gòu)造函數(shù)、移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)、拷貝賦值運(yùn)算符、移動(dòng)賦值運(yùn)算符、析構(gòu)函數(shù)。它們都是隱式調(diào)用的，首要任務(wù)就是弄清楚它們各自被調(diào)用的場(chǎng)合，然后是它們的功能。給定一個(gè)賦值語句或函數(shù)調(diào)用語句，要準(zhǔn)確地分析出這句代碼調(diào)用了哪種拷貝控制函數(shù)。這期間，需要理解右值和右值引用，否則移動(dòng)構(gòu)造和移動(dòng)賦值就無從談起。
有了這些基礎(chǔ)后，我們才能針對(duì)特定的場(chǎng)景，選擇最合適的函數(shù)參數(shù)。比如，addName函數(shù)用來把參數(shù)存入names_容器，從下面三種方式中選擇最合理的方式：
// Version 1, by-value copy name to the function.
void addName(std::string name) {
names_.push_back(std::move(name));
}
// Version 2, provide two overloads, one with const reference, another with rvalue reference.
void addName(const std::string& name) {
names_.push_back(name);
}
void addName(std::string&& name) {
names_.push_back(std::move(name));
}
// Version 3, use universal reference to integrate lvalue reference and rvalue reference.
template<typename T>
void addName(T&& name) {
names_.push_back(std::forward<T>(name));
}
這里沒有最優(yōu)解，版本2和版本3最節(jié)約性能，但可能會(huì)導(dǎo)致源碼或二進(jìn)制碼體積較大，版本1最簡潔，但會(huì)多出一個(gè)移動(dòng)構(gòu)造。取舍的關(guān)鍵在于具體的應(yīng)用場(chǎng)景，假如對(duì)象的移動(dòng)構(gòu)造非常廉價(jià)，完全不耗費(fèi)性能，那就選擇版本1，否則就選擇版本2或3。
說到這里，便又涉及到另一個(gè)問題，你是否清楚對(duì)象拷貝構(gòu)造和移動(dòng)構(gòu)造的代價(jià)？對(duì)于自定義類，如果沒有手動(dòng)聲明這些構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符，編譯器會(huì)為我們自動(dòng)生成。但編譯器自動(dòng)生成的這些函數(shù)長什么樣？如果我們需要自定義這些函數(shù)，應(yīng)該遵循什么規(guī)則？答案很繁瑣，但我們必須逐一理清。
了解標(biāo)準(zhǔn)庫
了解標(biāo)準(zhǔn)庫不只是會(huì)用，而是理解其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)原理。比如，vector內(nèi)部是數(shù)組、list內(nèi)部是雙向鏈表、unordered_map是哈希表、map是紅黑樹等等。當(dāng)然，基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常識(shí)是必不可少的，以免頻繁插入數(shù)組，或是頻繁通過下標(biāo)訪問鏈表元素的情況發(fā)生。此外，vector、unordered_map、map如何動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，是否需要預(yù)先分配空間，何時(shí)使用emplace_back代替push_back，如何區(qū)分push_back的兩種重載，這些細(xì)節(jié)問題都是值得我們注意的。
向C++11、C++14、C++17靠攏
從C++11開始，標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)每3年會(huì)頒布新的標(biāo)準(zhǔn)，絕不拖延。目前的最新版是C++17，明年會(huì)頒布C++20。現(xiàn)在已經(jīng)是2019年了，可很多人還在用C++98寫代碼。要知道，Ubuntu 16.04默認(rèn)的gcc版本是5.4，該版本已經(jīng)支持了C++14的全部特性。所以，大部分開發(fā)者使用的電腦上應(yīng)該至少可以利用到C++14的新特性。
從現(xiàn)在開始，動(dòng)起來吧，了解auto關(guān)鍵字，使用nullptr替代NULL，使用using替代typedef，嘗試使用constexpr和noexcept關(guān)鍵字，使用lambda替代std::bind，使用std::thread或std::async替代pthread。這些改變會(huì)使代碼變得更清晰、更高效。
切記，避免過早優(yōu)化
著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家Donald Knuth說過一句名言：“過早優(yōu)化是萬惡之源。”初時(shí)不解，現(xiàn)在深有體會(huì)。程序的擴(kuò)展性依賴于早期的合理設(shè)計(jì)，但不意味著我們應(yīng)該在剛開始就設(shè)計(jì)出一套復(fù)雜的系統(tǒng)。軟件工程中的敏捷開發(fā)正是針對(duì)這一問題給出的解決方案，快速迭代，隨時(shí)重構(gòu)，才能開發(fā)出良好的軟件。我們不是神仙，沒人能預(yù)知今后的變化，為不存在的需求設(shè)計(jì)復(fù)雜的架構(gòu)，是一種愚蠢的做法。
之所以要強(qiáng)調(diào)這點(diǎn)，是因?yàn)檫^去犯的此種錯(cuò)誤太多。看過好的軟件架構(gòu)，就想用到自己的項(xiàng)目中來，殊不知?jiǎng)e人也是經(jīng)過反復(fù)迭代才到了今天的地步，絕不是一開始就成型的。一個(gè)軟件，只有完美貼合其所處的應(yīng)用場(chǎng)景，才是好的設(shè)計(jì)，生搬硬套設(shè)計(jì)模式是沒用的。
結(jié)語
最后，本文的目的其實(shí)是引導(dǎo)大家去學(xué)習(xí)真正的C++知識(shí)，不是看我們這些博客，而是學(xué)習(xí)一手資料。
我推薦《C++ Primer》、《Effective Modern C++》和cppreference，第一本書學(xué)習(xí)C++基礎(chǔ)，第二本進(jìn)階，第三個(gè)是C++官方文檔，用來平時(shí)檢索。
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作者：王金戈
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