“学习这件事不在乎有没有人教你，最重要的是在乎你自己有没有觉悟和恒心。”
时间过得真快啊，转眼间，我已经使用C++写了一年的项目了。又适逢我读完了几本书，包括Scott Meyers的《Effective》系列和《Effective Modern C++》以及《C++ Templates》，还有一些其他的。很想写下这篇文章，谈谈我对C++的看法。
0. C++为什么多规则
我第一次接触C++是在大二的某个学期，之所以是某个学期，是因为我实在记不起来是上学期还是下学期了，反正是一门选修课。我自认为我C语言学的还可以，便选修了这门课，每周一节课，入门“C++面向对象编程”。
虽然C语言学得不错，但这门课着实让我头晕目眩，不知所云。一个学期下来，既没理解面向对象的思想，也没看懂C++稀奇古怪的语法。为数不多的印象就是可以用cout替代printf，用引用替代指针，仅此而已。
后来，我与C++渐行渐远，因为有了另一个美好的邂逅——Java。我谈不上对Java是一见钟情的，但是简洁的语法，纯粹的面向对象特性，丰富的类库，广泛的应用领域，还是让我爱不释手。
与之相比，C++为了兼容C而作的妥协，前后不一的设计理念，奇怪的标准库，越来越诡异的新特性，实在让人难以接受。于是我与两位同学用一个暑期的时间用Java开发了一套不知名的管理系统，参加了一个不知名的什么大赛，一人获取了400元的奖金。是的，我把钱记得很清楚是。
后来，成为研究生的我，由于科研需要，便很少再使用Java，更别在提什么C++了。再后来，听到去百度工作的我亲爱的郭师兄说起自己在用的Python，我的内心也没有泛起丝毫的波澜，尽管后来我也使用Python。并真心觉得这个语言好用。
多年之后，由于工作需要，我不得不重拾C++。起初，拷贝和赋值的概念让我迷惑了好一会儿。我无法理解为什么C++设计这么细致的控制手段，值传递和引用传递，拷贝构造和移动构造，左值和右值等等等等。为什么要有那么多规则？
今天，我可以肯定地说出答案：为了性能。
有人说，C++是个全能语言，底层、算法、软件、后端都能做。但都能做就意味着都做得不好，专业性和通用性不可兼得。C++开发软件、做Web后端显然是不合适的，没有大量的类库支撑，开发过程困难重重。
而C++在算法领域则是一骑绝尘，SLAM、深度学习，都得用C++写，即便你用了TensorFlow的Python API，它内部也是用C++实现的。之所以如此，是因为算法通常是计算密集型应用，好的实现和差的实现在性能上千差万别，算法研究者必须用一种能够精确管控性能的编程语言，这种语言就是C++。
很多人以为C++比Java快是因为Java必须运行在虚拟机上，没有C++编译成机器码来得直接。这种观念不是没有道理，但不免浅薄。现在的Java有了JIT(Just-in-time compilation，即时编译)优化，性能已经越来越接近C++，所以性能差距并不体现在虚拟机上。
C++和Java，以及其它高级语言，如C#、Python的真正区别是，只有C++支持手动管理内存并指定数据传递方式。所谓手动管理内存，不仅仅是通过指针访问特定地址的内存数据，更在于由用户决定对象分配在栈上还是堆上，这一点至关重要。
Java的对象全部分配在堆上，而我们知道堆内存是不连续的，所以Java程序需要频繁访问不连续的内存，这会破坏缓存的有效性，从而导致性能下降。再来看数据传递方式，Java所有的变量都是引用，变量赋值和参数传递都是对引用的拷贝，这在一定程度上避免了初级C++程序员容易犯的冗余拷贝的问题，但同时也扼杀了灵活性，毕竟有时候，你真的需要拷贝对象，而不仅仅是传递引用。
不过，C++提供的灵活性并不一定能转化为高性能，糟糕的C++代码可能比同样功能的Java代码速度更慢，因为你很容易陷入无谓的拷贝和构造中去。作为C++程序员，无疑要十分清楚每行代码背后的隐藏含义，这也注定了写好C++并不容易。
《Effective Modern C++》这本书，每页都写满了两个字——“性能”。作者对性能的挖掘已经到了匪夷所思的地步，一丝一毫都不放过。下面我们就谈谈“C++程序员的自我修养”。
1. C++程序员的自我修养
内存管理
直接声明对象还是用new创建对象？前者在栈上申请空间，后者在堆上申请空间。处理器对栈内存的操作一般快于堆内存，除非真的必须动态管理内存，建议都在栈上声明对象，这也可以避免忘记delete导致的内存泄露。
如果要动态分配内存，请不要把内存处理的细节暴露给你的“用户”，将内存处理的细节封装起来，有很多方法，模板和Pimpl均是不错的选择。同时在封装的时候注意不要产生内存泄漏。
数据传递方式
首先，一定要熟悉C++11提供的五种拷贝控制函数，包括拷贝构造函数、移动构造函数、拷贝赋值运算符、移动赋值运算符、析构函数。它们都是隐式调用的，首要任务就是弄清楚它们各自被调用的场合，然后是它们的功能。
给定一个赋值语句或函数调用语句，要准确地分析出这句代码调用了哪种拷贝控制函数。这期间，需要理解右值和右值引用，否则移动构造和移动赋值就无从谈起。
有了这些基础后，我们才能针对特定的场景，选择最合适的函数参数。比如，addName函数用来把参数存入names_容器，从下面三种方式中选择最合理的方式：
// 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(name));}这里没有最优解，版本2和版本3最节约性能，但可能会导致源码或二进制码体积较大，版本1最简洁，但会多出一个移动构造。取舍的关键在于具体的应用场景，假如对象的移动构造非常廉价，完全不耗费性能，那就选择版本1，否则就选择版本2或3。
说到这里，便又涉及到另一个问题，你是否清楚对象拷贝构造和移动构造的代价？对于自定义类，如果没有手动声明这些构造函数和赋值运算符，编译器会为我们自动生成。但编译器自动生成的这些函数长什么样？如果我们需要自定义这些函数，应该遵循什么规则？答案很繁琐，但我们必须逐一理清。
熟悉标准库
“不熟悉C++标准库，任何人都称不上是高生产力的C++程序员。”但是熟悉标准库是多么艰难的一件事啊！《C++标准库》这本书绝对应该是你必备的案头书。
标准库不只要会用，而是理解其内部实现原理。比如，vector内部是数组、list内部是双向链表、unordered_map是哈希表、map是红黑树等等。当然，基本的数据结构常识是必不可少的，以免频繁插入数组，或是频繁通过下标访问链表元素的情况发生。
此外，vector、unordered_map、map如何动态扩容，是否需要预先分配空间，何时使用emplace_back代替push_back，如何区分push_back的两种重载，这些细节问题都是值得我们注意的。
最朴素的方法就是去阅读STL源码，可能是一个痛苦的过程，首先这里边涉及到数据结构、泛型编程等众多知识。光数据结构和泛型编程可能很多程序员一辈子都没有深刻过，我们最大的障碍在于心中的怯弱。
向C++11+靠拢
从C++11开始，标准委员会每3年会颁布新的标准，绝不拖延。现在已经是2020年了，可很多人还在用C++98写代码。
从现在开始，动起来吧，了解auto关键字，使用nullptr替代NULL，使用using替代typedef，尝试使用constexpr和noexcept关键字，使用lambda替代std::bind，使用std::thread或std::async替代pthread。这些改变会使代码变得更清晰、更高效。
切记，避免过早优化
“过早优化是万恶之源。”初时不解，现在深有体会。程序的扩展性依赖于早期的合理设计，但不意味着我们应该在刚开始就设计出一套复杂的系统。
软件工程中的敏捷开发正是针对这一问题给出的解决方案，快速迭代，随时重构，才能开发出良构的软件。我们不是神仙，没人能预知今后的变化，为不存在的需求设计复杂的架构，是一种愚蠢的做法。
之所以要强调这点，是因为过去犯的此种错误太多。看过好的软件架构，就想用到自己的项目中来，殊不知别人也是经过反复迭代才到了今天的地步，绝不是一开始就成型的。一个软件，只有完美贴合其所处的应用场景，才是好的设计，生搬硬套设计模式是没用的。
最后，本文的目的其实是分享一下个人的在学习和工作中的一点思考，所有的东西都是真正地在项目中沉淀下来的，引导大家去学习真正的C++知识，学习一手资料。
