• C++必读, 让你的代码变的更加强大(Making your C++ code robust) .

    • Introduction

           在实际的项目中,当项目的代码量不断增加的时候，你会发现越来越难管理和跟踪其各个组件，如其不善，很容易就引入BUG。因此、我们应该掌握一些能让我们程序更加健壮的方法。

           这篇文章提出了一些建议，能有引导我们写出更加强壮的代码，以避免产生灾难性的错误。即使、因为其复杂性和项目团队结构，你的程序目前不遵循任何编码规则，按照下面列出的简单的规则可以帮助您避免大多数的崩溃情况。

    • Background

            先来介绍下作者开发一些软件(CrashRpt),你可以http://code.google.com/p/crashrpt/网站上下载源代码。CrashRpt 顾名思义软件崩溃记录软件（库），它能够自动提交你电脑上安装的软件错误记录。它通过以太网直接将这些错误记录发送给你，这样方便你跟踪软件问题，并及时修改，使得用户感觉到每次发布的软件都有很大的提高，这样他们自然很高兴。

    图 1、CrashRpt 库检测到错误弹出的对话框

           在分析接收的错误记录的时候,我们发现采用下文介绍的方法能够避免大部分程序崩溃的错误。例如、局部变量未初始化导致数组访问越界，指针使用前未进行检测（NULL）导致访问访问非法区域等。

          我已经总结了几条代码设计的方法和规则，在下文一一列出，希望能够帮助你避免犯一些错误，使得你的程序更加健壮。

    • Initializing Local Variables 

         使用未初始化的局部变量是引起程序崩溃的一个比较普遍的原因，例如、来看下面这段程序片段：

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    1. // Define local variables   
    2. BOOL bExitResult; // This will be TRUE if the function exits successfully   
    3. FILE* f; // Handle to file   
    4. TCHAR szBuffer[_MAX_PATH];   // String buffer   
    5.     
    6. // Do something with variables above...   

         上面的这段代码存在着一个潜在的错误，因为没有一个局部变量初始化了。当你的代码运行的时候，这些变量将被默认负一些错误的数值。例如bExitResult 数值将被负为-135913245 ，szBuffer 必须以“\0”结尾,结果不会。因此、局部变量初始化时非常重要的，如下正确代码：

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    1. // Define local variables   
    2.   
    3. // Initialize function exit code with FALSE to indicate failure assumption   
    4. BOOL bExitResult = FALSE; // This will be TRUE if the function exits successfully   
    5. // Initialize file handle with NULL   
    6. FILE* f = NULL; // Handle to file   
    7. // Initialize string buffer with empty string   
    8. TCHAR szBuffer[_MAX_PATH] = _T("");   // String buffer   
    9. // Do something with variables above...   

        注意：有人说变量初始化会引起程序效率降低，是的，确实如此，如果你确实非常在乎程序的执行效率，去除局部变量初始化，你得想好其后果。

    • Initializing WinAPI Structures

           许多Windows API都接受或则返回一些结构体参数，结构体如果没有正确的初始化，也很有可能引起程序崩溃。大家可能会想起用ZeroMemory宏或者memset()函数去用0填充这个结构体(对结构体对应的元素设置默认值)。但是大部分Windows API 结构体都必须有一个cbSIze参数,这个参数必须设置为这个结构体的大小。

           看看下面代码，如何初始化Windows API结构体参数:

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    1. NOTIFYICONDATA nf; // WinAPI structure   
    2. memset(&nf,0,sizeof(NOTIFYICONDATA)); // Zero memory   
    3. nf.cbSize = sizeof(NOTIFYICONDATA); // Set structure size!   
    4. // Initialize other structure members   
    5. nf.hWnd = hWndParent;  
    6. nf.uID = 0;     
    7. nf.uFlags = NIF_ICON | NIF_TIP;  
    8. nf.hIcon = ::LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);  
    9. _tcscpy_s(nf.szTip, 128, _T("Popup Tip Text"));  
    10.         
    11. // Add a tray icon   
    12. Shell_NotifyIcon(NIM_ADD, &nf);  

          注意:千万不要用ZeroMemory和memset去初始化那些包括结构体对象的结构体,这样很容易破坏其内部结构体,从而导致程序崩溃.

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    1. // Declare a C++ structure   
    2. struct ItemInfo  
    3. {  
    4.   std::string sItemName; // The structure has std::string object inside   
    5.   int nItemValue;  
    6. };   
    7.   
    8. // Init the structure   
    9. ItemInfo item;  
    10. // Do not use memset()! It can corrupt the structure   
    11. // memset(&item, 0, sizeof(ItemInfo));   
    12. // Instead use the following   
    13. item.sItemName = "item1";  
    14. item.nItemValue = 0;   
    15.    这里最好是用结构体的构造函数对其成员进行初始化.  
    16.   
    17. // Declare a C++ structure   
    18. struct ItemInfo  
    19. {  
    20.   // Use structure constructor to set members with default values   
    21.   ItemInfo()  
    22.   {  
    23.     sItemName = _T("unknown");  
    24.     nItemValue = -1;  
    25.   }  
    26.         
    27.   std::string sItemName; // The structure has std::string object inside   
    28.   int nItemValue;  
    29. };  
    30. // Init the structure   
    31. ItemInfo item;  
    32. // Do not use memset()! It can corrupt the structure   
    33. // memset(&item, 0, sizeof(ItemInfo));   
    34. // Instead use the following   
    35. item.sItemName = "item1";  
    36. item.nItemValue = 0;      

    • Validating Function Input 

          在函数设计的时候,对传入的参数进行检测是一直都推荐的。例如、如果你设计的函数是公共API的一部分,它可能被外部客户端调用，这样很难保证客户端传进入的参数就是正确的。

          例如，让我们来看看这个hypotethical DrawVehicle() 函数，它可以根据不同的质量来绘制一辆跑车，这个质量数值（nDrawingQaulity ）是0~100。prcDraw 定义这辆跑车的轮廓区域。

          看看下面代码，注意观察我们是如何在使用函数参数之前进行参数检测：

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    1. BOOL DrawVehicle(HWND hWnd, LPRECT prcDraw, int nDrawingQuality)  
    2.   {  
    3.     // Check that window is valid   
    4.     if(!IsWindow(hWnd))  
    5.       return FALSE;  
    6.    
    7.     // Check that drawing rect is valid   
    8.     if(prcDraw==NULL)  
    9.       return FALSE;  
    10.    
    11.     // Check drawing quality is valid   
    12.     if(nDrawingQuality<0 || nDrawingQuality>100)  
    13.       return FALSE;  
    14.      
    15.     // Now it's safe to draw the vehicle   
    16.    
    17.     // ...   
    18.    
    19.     return TRUE;  
    20.   }  

    • Validating Pointers

           在指针使用之前，不检测是非常普遍的，这个可以说是我们引起软件崩溃最有可能的原因。如果你用一个指针，这个指针刚好是NULL,那么你的程序在运行时,将报出异常。

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    1. CVehicle* pVehicle = GetCurrentVehicle();  
    2.   
    3. // Validate pointer   
    4. if(pVehicle==NULL)  
    5. {  
    6.   // Invalid pointer, do not use it!   
    7.   return FALSE;  
    8. }  

    • Initializing Function Output

         如果你的函数创建了一个对象，并要将它作为函数的返回参数。那么记得在使用之前把他复制为NULL。如不然，这个函数的调用者将使用这个无效的指针，进而一起程序错误。如下错误代码：

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    1. int CreateVehicle(CVehicle** ppVehicle)  
    2.   {  
    3.     if(CanCreateVehicle())  
    4.     {  
    5.       *ppVehicle = new CVehicle();  
    6.       return 1;  
    7.     }      
    8.    
    9.     // If CanCreateVehicle() returns FALSE,   
    10.     // the pointer to *ppVehcile would never be set!   
    11.     return 0;  
    12.   }  
    13.   
    14.       正确的代码如下；  
    15.   
    16.   int CreateVehicle(CVehicle** ppVehicle)  
    17.   {  
    18.     // First initialize the output parameter with NULL   
    19.     *ppVehicle = NULL;  
    20.    
    21.     if(CanCreateVehicle())  
    22.     {  
    23.       *ppVehicle = new CVehicle();  
    24.       return 1;  
    25.     }      
    26.    
    27.     return 0;  
    28.   }  

    • Cleaning Up Pointers to Deleted Objects

         在内存释放之后,无比将指针复制为NULL。这样可以确保程序的没有那个地方会再使用无效指针。其实就是，访问一个已经被删除的对象地址，将引起程序异常。如下代码展示如何清除一个指针指向的对象：

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    1. // Create object   
    2. CVehicle* pVehicle = new CVehicle();  
    3. delete pVehicle; // Free pointer   
    4. pVehicle = NULL; // Set pointer with NULL  

    • Cleaning Up Released Handles 

          在释放一个句柄之前，务必将这个句柄复制伪NULL （0或则其他默认值）。这样能够保证程序其他地方不会重复使用无效句柄。看看如下代码，如何清除一个Windows ＡＰＩ的文件句柄：

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    1. HANDLE hFile = INVALID_HANDLE_VALUE;   
    2.   
    3. // Open file   
    4. hFile = CreateFile(_T("example.dat"), FILE_READ|FILE_WRITE, FILE_OPEN_EXISTING);  
    5. if(hFile==INVALID_HANDLE_VALUE)  
    6. {  
    7.   return FALSE; // Error opening file   
    8. }  
    9.   
    10. // Do something with file   
    11.   
    12. // Finally, close the handle   
    13. if(hFile!=INVALID_HANDLE_VALUE)  
    14. {  
    15.   CloseHandle(hFile);   // Close handle to file   
    16.   hFile = INVALID_HANDLE_VALUE;   // Clean up handle   
    17. }   

         下面代码展示如何清除File *句柄：

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    1. // First init file handle pointer with NULL   
    2. FILE* f = NULL;  
    3.   
    4. // Open handle to file   
    5. errno_t err = _tfopen_s(_T("example.dat"), _T("rb"));  
    6. if(err!=0 || f==NULL)  
    7.   return FALSE; // Error opening file   
    8.   
    9. // Do something with file   
    10.   
    11. // When finished, close the handle   
    12. if(f!=NULL) // Check that handle is valid   
    13. {  
    14.   fclose(f);  
    15.   f = NULL; // Clean up pointer to handle   
    16. }   

    • Using delete [] Operator for Arrays 

         如果你分配一个单独的对象，可以直接使用new ，同样你释放单个对象的时候,可以直接使用delete . 然而,申请一个对象数组对象的时候可以使用new,但是释放的时候就不能使用delete ,而必须使用delete[]：

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    1.  // Create an array of objects   
    2.  CVehicle* paVehicles = new CVehicle[10];  
    3.  delete [] paVehicles; // Free pointer to array   
    4.  paVehicles = NULL; // Set pointer with NULL   
    5. or  
    6.  // Create a buffer of bytes   
    7.  LPBYTE pBuffer = new BYTE[255];  
    8.  delete [] pBuffer; // Free pointer to array   
    9.  pBuffer = NULL; // Set pointer with NULL  

    • Allocating Memory Carefully 

         有时候，程序需要动态分配一段缓冲区，这个缓冲区是在程序运行的时候决定的。例如、你需要读取一个文件的内容，那么你就需要申请该文件大小的缓冲区来保存该文件的内容。在申请这段内存之前，请注意，malloc() or new是不能申请0字节的内存，如不然，将导致malloc() or new函数调用失败。传递错误的参数给malloc() 函数将导致C运行时错误。如下代码展示如何动态申请内存：

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    1. // Determine what buffer to allocate.   
    2. UINT uBufferSize = GetBufferSize();   
    3.   
    4. LPBYTE* pBuffer = NULL; // Init pointer to buffer   
    5.   
    6. // Allocate a buffer only if buffer size > 0   
    7. if(uBufferSize>0)  
    8.  pBuffer = new BYTE[uBufferSize];  

          为了进一步了解如何正确的分配内存，你可以读下Secure Coding Best Practices for Memory Allocation in C and C++这篇文章。

    • Using Asserts Carefully

           Asserts用语调试模式检测先决条件和后置条件。但当我们编译器处于release模式的时候，Asserts在预编阶段被移除。因此，用Asserts是不能够检测我们的程序状态,错误代码如下：

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    1. #include <assert.h>   
    2.    
    3.  // This function reads a sports car's model from a file   
    4.  CVehicle* ReadVehicleModelFromFile(LPCTSTR szFileName)  
    5.  {  
    6.    CVehicle* pVehicle = NULL; // Pointer to vehicle object   
    7.   
    8.    // Check preconditions   
    9.    assert(szFileName!=NULL); // This will be removed by preprocessor in Release mode!   
    10.    assert(_tcslen(szFileName)!=0); // This will be removed in Release mode!   
    11.   
    12.    // Open the file   
    13.    FILE* f = _tfopen(szFileName, _T("rt"));  
    14.   
    15.    // Create new CVehicle object   
    16.    pVehicle = new CVehicle();  
    17.   
    18.    // Read vehicle model from file   
    19.   
    20.    // Check postcondition    
    21.    assert(pVehicle->GetWheelCount()==4); // This will be removed in Release mode!   
    22.   
    23.    // Return pointer to the vehicle object   
    24.    return pVehicle;  
    25.  }  

          看看上述的代码，Asserts能够在debug模式下检测我们的程序,在release 模式下却不能。所以我们还是不得不用if()来这步检测操作。正确的代码如下；

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    1. CVehicle* ReadVehicleModelFromFile(LPCTSTR szFileName, )  
    2.  {  
    3.    CVehicle* pVehicle = NULL; // Pointer to vehicle object   
    4.   
    5.    // Check preconditions   
    6.    assert(szFileName!=NULL); // This will be removed by preprocessor in Release mode!   
    7.    assert(_tcslen(szFileName)!=0); // This will be removed in Release mode!   
    8.   
    9.    if(szFileName==NULL || _tcslen(szFileName)==0)  
    10.      return NULL; // Invalid input parameter   
    11.   
    12.    // Open the file   
    13.    FILE* f = _tfopen(szFileName, _T("rt"));  
    14.   
    15.    // Create new CVehicle object   
    16.    pVehicle = new CVehicle();  
    17.   
    18.    // Read vehicle model from file   
    19.   
    20.    // Check postcondition    
    21.    assert(pVehicle->GetWheelCount()==4); // This will be removed in Release mode!   
    22.   
    23.    if(pVehicle->GetWheelCount()!=4)  
    24.    {   
    25.      // Oops... an invalid wheel count was encountered!     
    26.      delete pVehicle;   
    27.      pVehicle = NULL;  
    28.    }  
    29.   
    30.    // Return pointer to the vehicle object   
    31.    return pVehicle;  
    32.  }  

    • Checking Return Code of a Function 

            断定一个函数执行一定成功是一种常见的错误。当你调用一个函数的时候，建议检查下返回代码和返回参数的值。如下代码持续调用Windows API ,程序是否继续执行下去依赖于该函数的返回结果和返回参数值。

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    1. HRESULT hres = E_FAIL;  
    2.     IWbemServices *pSvc = NULL;  
    3.     IWbemLocator *pLoc = NULL;  
    4.       
    5.     hres =  CoInitializeSecurity(  
    6.         NULL,   
    7.         -1,                          // COM authentication   
    8.         NULL,                        // Authentication services   
    9.         NULL,                        // Reserved   
    10.         RPC_C_AUTHN_LEVEL_DEFAULT,   // Default authentication    
    11.         RPC_C_IMP_LEVEL_IMPERSONATE, // Default Impersonation     
    12.         NULL,                        // Authentication info   
    13.         EOAC_NONE,                   // Additional capabilities    
    14.         NULL                         // Reserved   
    15.         );  
    16.                         
    17.     if (FAILED(hres))  
    18.     {  
    19.         // Failed to initialize security   
    20.         if(hres!=RPC_E_TOO_LATE)   
    21.            return FALSE;  
    22.     }  
    23.       
    24.     hres = CoCreateInstance(  
    25.         CLSID_WbemLocator,               
    26.         0,   
    27.         CLSCTX_INPROC_SERVER,   
    28.         IID_IWbemLocator, (LPVOID *) &pLoc);  
    29.     if (FAILED(hres) || !pLoc)  
    30.     {  
    31.         // Failed to create IWbemLocator object.    
    32.         return FALSE;                 
    33.     }  
    34.      
    35.     hres = pLoc->ConnectServer(  
    36.          _bstr_t(L"ROOT\\CIMV2"), // Object path of WMI namespace   
    37.          NULL,                    // User name. NULL = current user   
    38.          NULL,                    // User password. NULL = current   
    39.          0,                       // Locale. NULL indicates current   
    40.          NULL,                    // Security flags.   
    41.          0,                       // Authority (e.g. Kerberos)   
    42.          0,                       // Context object    
    43.          &pSvc                    // pointer to IWbemServices proxy   
    44.          );  
    45.       
    46.     if (FAILED(hres) || !pSvc)  
    47.     {  
    48.         // Couldn't conect server   
    49.         if(pLoc) pLoc->Release();       
    50.         return FALSE;    
    51.     }  
    52.     hres = CoSetProxyBlanket(  
    53.        pSvc,                        // Indicates the proxy to set   
    54.        RPC_C_AUTHN_WINNT,           // RPC_C_AUTHN_xxx   
    55.        RPC_C_AUTHZ_NONE,            // RPC_C_AUTHZ_xxx   
    56.        NULL,                        // Server principal name    
    57.        RPC_C_AUTHN_LEVEL_CALL,      // RPC_C_AUTHN_LEVEL_xxx    
    58.        RPC_C_IMP_LEVEL_IMPERSONATE, // RPC_C_IMP_LEVEL_xxx   
    59.        NULL,                        // client identity   
    60.        EOAC_NONE                    // proxy capabilities    
    61.     );  
    62.     if (FAILED(hres))  
    63.     {  
    64.         // Could not set proxy blanket.   
    65.         if(pSvc) pSvc->Release();  
    66.         if(pLoc) pLoc->Release();       
    67.         return FALSE;                 
    68.     }   

    • Using Smart Pointers

           如果你经常使用用享对象指针，如COM 接口等，那么建议使用智能指针来处理。智能指针会自动帮助你维护对象引用记数，并且保证你不会访问到被删除的对象。这样，不需要关心和控制接口的生命周期。关于智能指针的进一步知识可以看看Smart Pointers - What, Why, Which? 和 Implementing a Simple Smart Pointer in C++这两篇文章。

           如面是一个展示使用ATL's CComPtr template 智能指针的代码，该部分代码来至于MSDN。

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    1. #include <windows.h>   
    2. #include <shobjidl.h>    
    3. #include <atlbase.h> // Contains the declaration of CComPtr.   
    4. int WINAPI wWinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE, PWSTR pCmdLine, int nCmdShow)  
    5. {  
    6.     HRESULT hr = CoInitializeEx(NULL, COINIT_APARTMENTTHREADED |   
    7.         COINIT_DISABLE_OLE1DDE);  
    8.     if (SUCCEEDED(hr))  
    9.     {  
    10.         CComPtr<IFileOpenDialog> pFileOpen;  
    11.         // Create the FileOpenDialog object.   
    12.         hr = pFileOpen.CoCreateInstance(__uuidof(FileOpenDialog));  
    13.         if (SUCCEEDED(hr))  
    14.         {  
    15.             // Show the Open dialog box.   
    16.             hr = pFileOpen->Show(NULL);  
    17.             // Get the file name from the dialog box.   
    18.             if (SUCCEEDED(hr))  
    19.             {  
    20.                 CComPtr<IShellItem> pItem;  
    21.                 hr = pFileOpen->GetResult(&pItem);  
    22.                 if (SUCCEEDED(hr))  
    23.                 {  
    24.                     PWSTR pszFilePath;  
    25.                     hr = pItem->GetDisplayName(SIGDN_FILESYSPATH, &pszFilePath);  
    26.                     // Display the file name to the user.   
    27.                     if (SUCCEEDED(hr))  
    28.                     {  
    29.                         MessageBox(NULL, pszFilePath, L"File Path", MB_OK);  
    30.                         CoTaskMemFree(pszFilePath);  
    31.                     }  
    32.                 }  
    33.                 // pItem goes out of scope.   
    34.             }  
    35.             // pFileOpen goes out of scope.   
    36.         }  
    37.         CoUninitialize();  
    38.     }  
    39.     return 0;  
    40. }    

    • Using == Operator Carefully

           先来看看如下代码;

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    1. CVehicle* pVehicle = GetCurrentVehicle();  
    2.    
    3. // Validate pointer   
    4. if(pVehicle==NULL) // Using == operator to compare pointer with NULL   
    5.    return FALSE;   
    6.   
    7. // Do something with the pointer   
    8. pVehicle->Run();  

          上面的代码是正确的,用语指针检测。但是如果不小心用“=”替换了“==”，如下代码；

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    1. CVehicle* pVehicle = GetCurrentVehicle();  
    2.   
    3.  // Validate pointer   
    4.  if(pVehicle=NULL) // Oops! A mistyping here!   
    5.     return FALSE;   
    6.   
    7.  // Do something with the pointer   
    8.  pVehicle->Run(); // Crash!!!   

            看看上面的代码,这个的一个失误将导致程序崩溃。

           这样的错误是可以避免的，只需要将等号左右两边交换一下就可以了。如果在修改代码的时候，你不小心产生这种失误，这个错误在程序编译的时候将被检测出来。

      
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  • 原文地址：https://www.cnblogs.com/linyawen/p/2111534.html
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