02 Designing Professional C++ Programs

这里先简单阐述下什么是程序设计，为什么这么重要。

简单来说，首先要分析需求，功能需求（functional requirement）就是新的代码要做什么，也可能会有非功能需求（non-functional requirement），描述系统最终什么样子，应该做什么，比如安全、可扩展性、性能指标等。

程序设计（program design）或软件设计（software）描述如何实现功能需求和非功能需求。基本需要包含两个层次。较高层次描述要涉及哪些子系统，这些子系统是如何配合的。较低层次是各个子系统内部是如何实现的。

设计的目的是在写代码之前先思考。

写代码之前先设计，往往不会耽误时间，反而会节省很多时间。如果没有蓝图就盖房子，结果大概率会盖的乱七八糟。写软件也是如此。

C++ 提供了很多范式，比如面向对象、过程式、函数式等，还提供了很多工具来写泛化和可重用的代码，比如模板，同时提供了 STL 库。另外，C++ 很容易与各种设计模式适配。掌握这些对于设计非常重要。

设计不是一蹴而就的，需要反复迭代。给出好的设计很难，不要指望一夜之间变成专家，或许掌握 C++ 设计比 C++ 编码更难。

设计 C++ 程序有两个原则，也适用于其他编程语言：抽象和重用。

抽象（abstraction）将接口（interface）和实现（implementation）分开。要尽可能的对类的使用者屏蔽细节，不要操作底层数据。一般而言，成员变量要 private。好处有 1）可以修改实现而不修改接口；2）可以做一些额外事情，比如检查数据的有效性，返回前做一些转换等；3）更容易 debug。

重用非常重要，比如使用类库就是重用。能够合理利用现有代码是非常重要的能力。

让自己写的代码可以重用，自己能重用自己的类、算法、数据结构。同事能利用自己的组件来实现新功能。设计的时候避免仅仅处理当前的问题。C++ 的模板是写出通用代码的工具。

学习 C++ 编程语言和成为好的 C++ 程序员是两件事情。学习语法和标准只是学习 C++ 本身，还需要大量读他人的代码，写自己的代码，才能成为好的 C++ 程序员。有很多 C++ 最佳实践，这些内容会贯穿这本书。另外，学习一些设计模式、设计技术和框架也是有必要的。

作为一个合格的程序员，要善于利用现有代码。下面先分析使用现有代码的优缺点，然后分析如何选择和确定是否要使用现有代码。另外，利用现有代码不是 copy paste 代码。

重用现有代码有很多好处。无需对这些组件进行详细设计；通常而言无需 debug；对于异常、错误的处理更完善，对各种输入都有校验；类库通常支持不同平台、系统并且都经过了测试；通常是领域专家写的，比如需要加解密功能，直接用类库就无需详细学习密码学相关知识了；类库通常会持续更新，有性能、稳定性提升，使用可以免费获得这些收益。

使用现有类库也会有些许劣势。需要一些时间学习类库接口，怎么正确的使用；类库可能不能提供恰好需求的功能；如果遇到 bug，比较难办，提 bug 让维护者修复，还是自己修复（没有代码就无法这么做了），亦或者是绕开，无法绕开就更难办了；许可证问题；信任维护者；升级新版本可能有问题；升级编译期也可能引入问题。

如何决定呢？如果要写 GUI 程序，那么需要选择 Qt 或者其他类库，大概率不会选择自己实现，但是很多时候比较难决策。下面是一些指导原则。

花一些时间分析类库的能力和局限性；理解学习成本，不仅仅是自己使用的成本，还有其他人甚至新人维护开发的成本；理解性能，即使不是性能关键点也需要理解；考虑平台、系统限制；理解许可证，这点相当重要；调研支持，那么寻求帮助，即使使用公司内部的现有代码，也要考虑这些问题；对于开源软件，维护很重要，是个人项目还是公司项目，是否活跃；C++ 标准库，如果没有特殊理由，比如性能不达标，可以应用尽用。