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提升 C++ 技能的 7 种方法

2017-08-24 20:14 伯乐在线

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编译:伯乐在线 – 精算狗 

英文:Jonathan Boccara

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夏天时常会谈到大海、太阳、沙滩、大山或者你的家庭住宅。更充裕的时间也是夏天带来的好处之一。可能是因为你在休假,也可能是因为这段时间工作没有那么忙。无论是哪种情况,与一年中的其他季节相比,夏天的时间似乎更加宽裕。


你有两个选择:1)把所有夏季空闲时间都用来休整,适当放松一下没什么不可以。2)或者你可以投入一部分空闲时间来提升你的技能,尤其是 C++,用 C++ 水平的提高(boost C++)来开始新的一年。


如果你觉得选择1)更适合你,那么关掉手机和笔记本吧,真正地放松一下!但是如果你倾向于选择2),那么这篇文章就是为你准备的。


有 7 种方法帮助你利用夏天真正提高 C++。之后我会给你一些小技巧来帮助你真正实现所选的目标。


1)开始一个项目


用 C++ 来建一个你自己的小项目是一个很好的试验方法,而且能通过这个项目真正理解程序的运行。另一个优点在于你可以完全自由地决定使用什么组件。这样你能够提升这一年没有权限/时间使用的语言特性和库组件。


在我去年的夏季项目中,我实现了一些区间适配器,这让我学到了超多东西。所以我会把这个项目的细节告诉你,这样你能够得到一些灵感来构建你自己的项目:


  • 如果你不熟悉 C++ 中的区间(Ranges),请参考《Ranges: the STL to the Next Level》

  • 实现 transform_iterator,

  • 实现变换区间适配器(transform range adaptor),

  • 实现 filter_iterator,

  • 实现筛选区间适配器(filter range adaptor),

  • 实现 zip 适配器(zip adaptor),然后结合变换区间适配器使用。Zip 适配器需要两个区间,并且返回到来自这两个区间的成对对象的视图

  • 为 zip 适配器一般化,要令 zip 适配器能够使用任意数量的区间,

  • 实现笛卡尔积区间适配器(Cartesian product range adaptor),

  • 实现你自己的新区间适配器!


是否完美,是否完整或者是否遵从上述指示都不重要,重要的是你要去试验。但是上面这些任务能给你带来的是:


  • 明确理解区间,而区间是当下一个非常流行的 C++ 特性,

  • 练习变参模板(variadic templates)的使用,

  • 初步接触模板元编程(template metaprogramming),


并且这些都是逐渐才能体会到的。


如果你在这种项目上有任何需要帮助的地方,我都愿意效劳。另外我在这个项目上的所有尝试都写在 GitHub 的代码仓库中了,希望对你们有用。


2)读一本好书


我会发布一个 C++ 的书单,但是我现在要给你一个选择。我认为作为一个程序员要读的第一本书就是 Steve McConnell 的《代码大全》。尽管这本书不是专注于 C++ 的,但是它把写好代码要注意的几乎所有方面都教给你了。从写一个 if 语句(没错,有好多方法把 if 语句搞砸)到分配类责任,再到代码审查,《代码大全》涵盖了软件架构的所有方面。在读完这本书以后你永远不会还用一样的方法来编程。



如果你还没有读过《代码大全》,你应该去看看 Scott Meyers 的《Effective C++》。我建议《Effective C++》要读两遍。我已经读过三遍了,但是我想两遍的效果应该一样好。尽管这本书是在 C++11 之前写的,但是大部分内容在今天也仍然是有用的。而且《Effective Modern C++》涵盖了C++11 和 C++14 中的特性,可以作为这本书的补充材料。




今年夏天我要看的是 Eric Evans 的著名书籍——《领域驱动设计》(Domain Driven Design)。《领域驱动设计》涵盖了领域专家和开发人员之间的密集交流,建立领域模型以及在讨论模型与代码时使用同一种语言。



尽管这本书的内容很有价值,但是读起来并不容易。我发现一个有用的小技巧:对每一小节先读第一段,再读最后一段,最后读其余部分。这样你能更好地理解作者的写作方向,节省时间。


我希望通过显示代码中的域,来找到使代码具有表达性的灵感。当然啦,我会在博客上分享这些灵感的。


这只是一个选择,我还会做一个更全面的书单。


3)学习一个新的语言


虽然听起来很稀奇,但是学习一种新的语言可以让你对你所的专注语言获得更深层次的理解,而且是最有效的方法之一。并且新的语言和你自己使用的语言差别越大,效果越好。


新的观点认为,其他编程语言会让你对编程有更一般的理解。由于你太熟悉自己所用的语言,往往会忽略它的特性,而用不同的方法解决问题能够使这些特性凸显出来。即使你不会使用新语言来写产品代码,所接触到的新概念也能为你提供可以应用到主语言中的思路。


如果你用的是 C++,那么我推荐你去学习一下 Haskell 语言。Haskell 是一种函数型编程语言。如果你还没有试用过函数型编程,那么你能从它的概念中获得启发,并从新的角度看待 C++,尤其是 STL。


我已经花了很长时间比较网络上各种学习 Haskell 的资源。2013 年(单指那一年)宾夕法尼亚大学的课程是我找到的最好的资源。它解释得很清楚,没有太多理论,课程练习也很良心而且有指导性,并且它还是免费的。


一旦你学完这门课程,你可以在 data61 课程中获得很多 Haskell 的练习,包括填空补充代码。你能够通过这些练习来整理不寻常的函数型编程的相关知识。


如果你想了解更多函数型编程语言以及它们在 C++中的应用,我推荐 Quentin Duval 的博客:deque.blog。


今年夏天我要学习的语言是 Lisp 。我明白它是一种非常强大的语言,能够全面提升对编程的理解。一些语言是从它衍生出来的。它不会消失一定是有原因的!


我还没有完成对网上资源的调查,但是我计划使用《计算机程序的构造和解释》(Structure and Interpretation of Computer Programs)。如果你有任何关于学习 Lisp 的想法,请告诉我!


4)提升使用 STL 的能力


STL 是 C++ 中处理容器和算法的部分。它很强大而且并不难用,却没有它应有的名气。要想掌握 STL 需要有相当的知识积累,但是这是值得的。它是一个神奇的方法,能使你的 C++ 代码更具有表达性也更健壮。


我正在整理帮你掌握 STL 的资料,叫做 STL 学习资源。还没有完成,但是有很大一部分已经做完了,我想足够让你在这个夏天的大部分时间都很充实了。


5)紧跟现代C++的特性


C++11,C++14 和C++17给C++ 和标准库带来了很多新的特性。即使你现在,比如今年夏天,没有在产品代码中使用它们,它们也都来了。并且你可以立即把它们应用在你的项目中(看上面的第1条)。


有些特性很好掌握,比如 lambdas。尽管精通 lambda 表达式需要掌握很多细节上的东西,但是学会它们的基础用法不需要花太多精力。


所以部分特性很好理解,只需要一些好资源和时间来熟悉它们。比如 Scott Meyers 的《Effective Modern C++》(见上面的第2点)涵盖了 C++11和 C++14 的大部分特性。


我特别喜欢Bartek博客上的一份 C++17 特性列表,它可以帮你快速上手 C++17 新特性。内容详实,而且你可以通过给一个特定的特性添加信息来贡献自己的一份力量。Bartolomiej 提供了所有的资源和 Github 权限,所以你能够非常轻松地添加信息。这样即使你还不了解 C++17 也能够贡献自己的力量,并且在这个过程中学到很多东西。


如果你不练习的话,是无法理解很多特性的。尤其是变参模板,它是现代标准 C++ 的一个重要特性。上面第一点中的项目和其他任何包含变参模板的项目都可以作为练习。



6)提高你对 boost 的了解


Boost 是设计良好的 C++ 库的集合,可移植且开源。很多现代 C++ 的特性都源自 Boost。


了解 Boost 的内容很重要。有两个原因:第一,在代码中确实需要它们,因为 boost 主要应用于综合使用;第二,更重要的原因是即使你在产品代码中没有使用 boost,它可以给你一个通用的精心设计的 API 和 C++ 代码模型。留心 boost 中的内容可以给你自己的设计带来灵感。


学习大量的 boost 库的一个方法是阅读 Boris Schäling 的书——《The boost C++ Libraries》。这本书有电子版,但是纸质版可以放进沙滩包供你躺在沙滩上阅读(真的,我去年夏天就读的这本书)。不过这本书是基于 boost 1.55.0 的,所以它包含了很多库,但并不是所有。


特别地,它没有包含 Boost Hana。Boost Hana 是一个流行的现代 C++ 元程序库。实际上,学习 Boost Hana 可以作为今年夏天的一个目标。


我询问了 Louis Dionne(Boost Hana 的创始人)怎么样才能有效地学习 Boost Hana。从官方指导入手是一个好的开始,而且你可以看他的 ACCU 演讲(或者Meeting C++ keynote,内容相似)来获取初步的介绍。这里是 Louis 的所有演讲,大多数都与元编程和 HANA 有关,可以帮助加深你的了解。


7)观看网络视频


C++ 社区上有超多网络视频,尤其是年会的视频。今年夏天是观看这些视频的好时机。


下面是一些我觉得有近期指导性的演讲:


  • Patrice Roy – 异常处理(The Exception Situation)。这个演讲让你对在 C++ 中使用异常处理对你的代码意味着什么有一个大致了解。该演讲结构合理,而且 Patrice 的演讲风格很让人愉快。

  • Arthur O’Dwyer – Template Normal Programming。在这个演讲中,Arthur 在不用模板元编程的情况下,展示了关于模板的所有知识,同样有板有眼。

  • Stephan T. Lavave  –  tuple<>:新特点以及它的用法(tuple<>: What’s New and How it Works)。这里有很多关于 tuples 的有用信息和练习帮助你更了解标准库。

  • Howard Hinnant – chrono 导论(A <chrono> Tutorial)。这个演讲教你使用 chrono 库,告诉你它是怎么用强类型来完成安全又表达清楚的代码。

  • David Sankel – Monoids, Monads, and Applicative Functors: Repeated Software Patterns。David Sankel 展示了纯函数概念如何应用于 C++。

  • David Sankel – Variants:过去,现在和未来(Variants: Past, Present, and Future)。一个关于 variant 的优秀展示,并且 variant 在 C++17 中被放进标准库里了。

  • Dietmar Kühl – Constant Fun。一个关于 constexpr 的优秀展示。

  • Jason Turner – C++周刊(C++ Weekly)。在这个周系列中,Jason 制作了一些短视频(5 到 10 分钟),每个视频都展示了一个 C++ 的精彩应用。我通常把这系列视频描述为“精彩 5 分钟”。


这个列表绝没有包括所有优秀的视频。我看到过其他好视频,并且会有很多我没看过的。但是我觉得这个列表里的视频是个好开始。


实现你的夏季目标


现在已经有很多事要做啦。一个夏天之内不可能做完这些所有事情。所以你应该选择其中一部分来做,并且提前定好目标。不要从一件事情跳到另一件事情上,否则夏天会很快过去而且你也完不成任何一件事。


此外,要想完成你的目标,你需要集中注意力。一个实用的方法是使用番茄工作法,我是用 kanbanflow 来实现的。我现在就在使用这个方法而且结果也不错。


我今年夏天的目标是读完《领域驱动设计》并且对 Lisp 有适当的理解。你的目标是什么呢?


现在就选择两个目标吧,写在评论区内让我了解一下你们的选择。


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