提升 C++ 技能的 7 種方法

時(shí)間：2020-05-27 16:08:23

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[導(dǎo)讀]夏天時(shí)常會(huì)談到大海、太陽、沙灘、大山或者你的家庭住宅。更充裕的時(shí)間也是夏天帶來的好處之一。可能是因?yàn)槟阍谛菁?，也可能是因?yàn)檫@段時(shí)間工作沒有那么忙。無論是哪種情況，與一年中的其他季節(jié)相比，夏天的時(shí)間似乎更加寬裕。你有兩個(gè)選擇：1）把所有夏季空

夏天時(shí)常會(huì)談到大海、太陽、沙灘、大山或者你的家庭住宅。更充裕的時(shí)間也是夏天帶來的好處之一?？赡苁且?yàn)槟阍谛菁?，也可能是因?yàn)檫@段時(shí)間工作沒有那么忙。無論是哪種情況，與一年中的其他季節(jié)相比，夏天的時(shí)間似乎更加寬裕。

你有兩個(gè)選擇：1）把所有夏季空閑時(shí)間都用來休整，適當(dāng)放松一下沒什么不可以。2）或者你可以投入一部分空閑時(shí)間來提升你的技能，尤其是 C++，用 C++ 水平的提高（boost C++）來開始新的一年。

如果你覺得選擇1）更適合你，那么關(guān)掉手機(jī)和筆記本吧，真正地放松一下！但是如果你傾向于選擇2），那么這篇文章就是為你準(zhǔn)備的。

有 7 種方法幫助你利用夏天真正提高 C++。之后我會(huì)給你一些小技巧來幫助你真正實(shí)現(xiàn)所選的目標(biāo)。

1）開始一個(gè)項(xiàng)目

用 C++ 來建一個(gè)你自己的小項(xiàng)目是一個(gè)很好的試驗(yàn)方法，而且能通過這個(gè)項(xiàng)目真正理解程序的運(yùn)行。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于你可以完全自由地決定使用什么組件。這樣你能夠提升這一年沒有權(quán)限/時(shí)間使用的語言特性和庫組件。

在我去年的夏季項(xiàng)目中，我實(shí)現(xiàn)了一些區(qū)間適配器，這讓我學(xué)到了超多東西。所以我會(huì)把這個(gè)項(xiàng)目的細(xì)節(jié)告訴你，這樣你能夠得到一些靈感來構(gòu)建你自己的項(xiàng)目：

如果你不熟悉 C++ 中的區(qū)間（Ranges），請參考《Ranges: the STL to the Next Level》
實(shí)現(xiàn) transform_iterator，
實(shí)現(xiàn)變換區(qū)間適配器（transform range adaptor），
實(shí)現(xiàn) filter_iterator，
實(shí)現(xiàn)篩選區(qū)間適配器（filter range adaptor），
實(shí)現(xiàn) zip 適配器（zip adaptor），然后結(jié)合變換區(qū)間適配器使用。Zip 適配器需要兩個(gè)區(qū)間，并且返回到來自這兩個(gè)區(qū)間的成對對象的視圖
為 zip 適配器一般化，要令 zip 適配器能夠使用任意數(shù)量的區(qū)間，
實(shí)現(xiàn)笛卡爾積區(qū)間適配器（Cartesian product range adaptor），
實(shí)現(xiàn)你自己的新區(qū)間適配器！

是否完美，是否完整或者是否遵從上述指示都不重要，重要的是你要去試驗(yàn)。但是上面這些任務(wù)能給你帶來的是：

明確理解區(qū)間，而區(qū)間是當(dāng)下一個(gè)非常流行的 C++ 特性，
練習(xí)變參模板（variadic templates）的使用，
初步接觸模板元編程（template metaprogramming），

并且這些都是逐漸才能體會(huì)到的。

如果你在這種項(xiàng)目上有任何需要幫助的地方，我都愿意效勞。另外我在這個(gè)項(xiàng)目上的所有嘗試都寫在 GitHub 的代碼倉庫中了，希望對你們有用。

2）讀一本好書

我會(huì)發(fā)布一個(gè) C++ 的書單，但是我現(xiàn)在要給你一個(gè)選擇。我認(rèn)為作為一個(gè)程序員要讀的第一本書就是 Steve McConnell 的《代碼大全》。盡管這本書不是專注于 C++ 的，但是它把寫好代碼要注意的幾乎所有方面都教給你了。從寫一個(gè) if 語句（沒錯(cuò)，有好多方法把 if 語句搞砸）到分配類責(zé)任，再到代碼審查，《代碼大全》涵蓋了軟件架構(gòu)的所有方面。在讀完這本書以后你永遠(yuǎn)不會(huì)還用一樣的方法來編程。

如果你還沒有讀過《代碼大全》，你應(yīng)該去看看 Scott Meyers 的《Effective C++》。我建議《Effective C++》要讀兩遍。我已經(jīng)讀過三遍了，但是我想兩遍的效果應(yīng)該一樣好。盡管這本書是在 C++11 之前寫的，但是大部分內(nèi)容在今天也仍然是有用的。而且《Effective Modern C++》涵蓋了C++11 和 C++14 中的特性，可以作為這本書的補(bǔ)充材料。

今年夏天我要看的是 Eric Evans 的著名書籍——《領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)》（Domain Driven Design）?！额I(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)》涵蓋了領(lǐng)域?qū)＜液烷_發(fā)人員之間的密集交流，建立領(lǐng)域模型以及在討論模型與代碼時(shí)使用同一種語言。

盡管這本書的內(nèi)容很有價(jià)值，但是讀起來并不容易。我發(fā)現(xiàn)一個(gè)有用的小技巧：對每一小節(jié)先讀第一段，再讀最后一段，最后讀其余部分。這樣你能更好地理解作者的寫作方向，節(jié)省時(shí)間。

我希望通過顯示代碼中的域，來找到使代碼具有表達(dá)性的靈感。當(dāng)然啦，我會(huì)在博客上分享這些靈感的。

這只是一個(gè)選擇，我還會(huì)做一個(gè)更全面的書單。

3）學(xué)習(xí)一個(gè)新的語言

雖然聽起來很稀奇，但是學(xué)習(xí)一種新的語言可以讓你對你所的專注語言獲得更深層次的理解，而且是最有效的方法之一。并且新的語言和你自己使用的語言差別越大，效果越好。

新的觀點(diǎn)認(rèn)為，其他編程語言會(huì)讓你對編程有更一般的理解。由于你太熟悉自己所用的語言，往往會(huì)忽略它的特性，而用不同的方法解決問題能夠使這些特性凸顯出來。即使你不會(huì)使用新語言來寫產(chǎn)品代碼，所接觸到的新概念也能為你提供可以應(yīng)用到主語言中的思路。

如果你用的是 C++，那么我推薦你去學(xué)習(xí)一下 Haskell 語言。Haskell 是一種函數(shù)型編程語言。如果你還沒有試用過函數(shù)型編程，那么你能從它的概念中獲得啟發(fā)，并從新的角度看待 C++，尤其是 STL。

我已經(jīng)花了很長時(shí)間比較網(wǎng)絡(luò)上各種學(xué)習(xí) Haskell 的資源。2013 年（單指那一年）賓夕法尼亞大學(xué)的課程是我找到的最好的資源。它解釋得很清楚，沒有太多理論，課程練習(xí)也很良心而且有指導(dǎo)性，并且它還是免費(fèi)的。

一旦你學(xué)完這門課程，你可以在 data61 課程中獲得很多 Haskell 的練習(xí)，包括填空補(bǔ)充代碼。你能夠通過這些練習(xí)來整理不尋常的函數(shù)型編程的相關(guān)知識(shí)。

如果你想了解更多函數(shù)型編程語言以及它們在 C++中的應(yīng)用，我推薦 Quentin Duval 的博客：deque.blog。

今年夏天我要學(xué)習(xí)的語言是 Lisp 。我明白它是一種非常強(qiáng)大的語言，能夠全面提升對編程的理解。一些語言是從它衍生出來的。它不會(huì)消失一定是有原因的！

我還沒有完成對網(wǎng)上資源的調(diào)查，但是我計(jì)劃使用《計(jì)算機(jī)程序的構(gòu)造和解釋》（Structure and Interpretation of Computer Programs）。如果你有任何關(guān)于學(xué)習(xí) Lisp 的想法，請告訴我！

4）提升使用 STL 的能力

STL 是 C++ 中處理容器和算法的部分。它很強(qiáng)大而且并不難用，卻沒有它應(yīng)有的名氣。要想掌握 STL 需要有相當(dāng)?shù)闹R(shí)積累，但是這是值得的。它是一個(gè)神奇的方法，能使你的 C++ 代碼更具有表達(dá)性也更健壯。

我正在整理幫你掌握 STL 的資料，叫做 STL 學(xué)習(xí)資源。還沒有完成，但是有很大一部分已經(jīng)做完了，我想足夠讓你在這個(gè)夏天的大部分時(shí)間都很充實(shí)了。

5）緊跟現(xiàn)代C++的特性

C++11，C++14 和C++17給C++ 和標(biāo)準(zhǔn)庫帶來了很多新的特性。即使你現(xiàn)在，比如今年夏天，沒有在產(chǎn)品代碼中使用它們，它們也都來了。并且你可以立即把它們應(yīng)用在你的項(xiàng)目中（看上面的第1條）。

有些特性很好掌握，比如 lambdas。盡管精通 lambda 表達(dá)式需要掌握很多細(xì)節(jié)上的東西，但是學(xué)會(huì)它們的基礎(chǔ)用法不需要花太多精力。

所以部分特性很好理解，只需要一些好資源和時(shí)間來熟悉它們。比如 Scott Meyers 的《Effective Modern C++》（見上面的第2點(diǎn)）涵蓋了 C++11和 C++14 的大部分特性。

我特別喜歡Bartek博客上的一份 C++17 特性列表，它可以幫你快速上手 C++17 新特性。內(nèi)容詳實(shí)，而且你可以通過給一個(gè)特定的特性添加信息來貢獻(xiàn)自己的一份力量。Bartolomiej 提供了所有的資源和 Github 權(quán)限，所以你能夠非常輕松地添加信息。這樣即使你還不了解 C++17 也能夠貢獻(xiàn)自己的力量，并且在這個(gè)過程中學(xué)到很多東西。

如果你不練習(xí)的話，是無法理解很多特性的。尤其是變參模板，它是現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn) C++ 的一個(gè)重要特性。上面第一點(diǎn)中的項(xiàng)目和其他任何包含變參模板的項(xiàng)目都可以作為練習(xí)。

6）提高你對 boost 的了解

Boost 是設(shè)計(jì)良好的 C++ 庫的集合，可移植且開源。很多現(xiàn)代 C++ 的特性都源自 Boost。

了解 Boost 的內(nèi)容很重要。有兩個(gè)原因：第一，在代碼中確實(shí)需要它們，因?yàn)?boost 主要應(yīng)用于綜合使用；第二，更重要的原因是即使你在產(chǎn)品代碼中沒有使用 boost，它可以給你一個(gè)通用的精心設(shè)計(jì)的 API 和 C++ 代碼模型。留心 boost 中的內(nèi)容可以給你自己的設(shè)計(jì)帶來靈感。

學(xué)習(xí)大量的 boost 庫的一個(gè)方法是閱讀 Boris Sch?ling 的書——《The boost C++ Libraries》。這本書有電子版，但是紙質(zhì)版可以放進(jìn)沙灘包供你躺在沙灘上閱讀（真的，我去年夏天就讀的這本書）。不過這本書是基于 boost 1.55.0 的，所以它包含了很多庫，但并不是所有。

特別地，它沒有包含 Boost Hana。Boost Hana 是一個(gè)流行的現(xiàn)代 C++ 元程序庫。實(shí)際上，學(xué)習(xí) Boost Hana 可以作為今年夏天的一個(gè)目標(biāo)。

我詢問了 Louis Dionne（Boost Hana 的創(chuàng)始人）怎么樣才能有效地學(xué)習(xí) Boost Hana。從官方指導(dǎo)入手是一個(gè)好的開始，而且你可以看他的 ACCU 演講（或者M(jìn)eeting C++ keynote，內(nèi)容相似）來獲取初步的介紹。這里是 Louis 的所有演講，大多數(shù)都與元編程和 HANA 有關(guān)，可以幫助加深你的了解。

7）觀看網(wǎng)絡(luò)視頻

C++ 社區(qū)上有超多網(wǎng)絡(luò)視頻，尤其是年會(huì)的視頻。今年夏天是觀看這些視頻的好時(shí)機(jī)。

下面是一些我覺得有近期指導(dǎo)性的演講：

Patrice Roy – 異常處理（The Exception Situation）。這個(gè)演講讓你對在 C++ 中使用異常處理對你的代碼意味著什么有一個(gè)大致了解。該演講結(jié)構(gòu)合理，而且 Patrice 的演講風(fēng)格很讓人愉快。
Arthur O’Dwyer – Template Normal Programming。在這個(gè)演講中，Arthur 在不用模板元編程的情況下，展示了關(guān)于模板的所有知識(shí)，同樣有板有眼。
Stephan T. Lavave – tuple＜＞：新特點(diǎn)以及它的用法（tuple＜＞: What’s New and How it Works）。這里有很多關(guān)于 tuples 的有用信息和練習(xí)幫助你更了解標(biāo)準(zhǔn)庫。
Howard Hinnant – chrono 導(dǎo)論（A ＜chrono＞ Tutorial）。這個(gè)演講教你使用 chrono 庫，告訴你它是怎么用強(qiáng)類型來完成安全又表達(dá)清楚的代碼。
David Sankel – Monoids, Monads, and Applicative Functors: Repeated Software Patterns。David Sankel 展示了純函數(shù)概念如何應(yīng)用于 C++。
David Sankel – Variants：過去，現(xiàn)在和未來（Variants: Past, Present, and Future）。一個(gè)關(guān)于 variant 的優(yōu)秀展示，并且 variant 在 C++17 中被放進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)庫里了。
Dietmar Kühl – Constant Fun。一個(gè)關(guān)于 constexpr 的優(yōu)秀展示。
Jason Turner – C++周刊（C++ Weekly）。在這個(gè)周系列中，Jason 制作了一些短視頻（5 到 10 分鐘），每個(gè)視頻都展示了一個(gè) C++ 的精彩應(yīng)用。我通常把這系列視頻描述為“精彩 5 分鐘”。