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如何寫(xiě)出優(yōu)雅的C++代碼

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「程序喵大人」，作者程序喵大人 。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系程序喵大人公眾號(hào)。

 工欲善其事必先利其器，優(yōu)雅的代碼離不開(kāi)靜態(tài)代碼檢查工具，大家可能平時(shí)使用較多的是cppcheck，但今天我想跟大家分享另一個(gè)靜態(tài)代碼檢查工具clang-tidy。

不同于cppcheck使用正則表達(dá)式進(jìn)行靜態(tài)代碼分析，clang-tidy是基于語(yǔ)法分析樹(shù)的靜態(tài)代碼檢查工具，雖然它的速度比正則表達(dá)式慢一些，但是它檢查的更準(zhǔn)確、全面，而且不僅可以做靜態(tài)檢查，還可以做一些修復(fù)工作，自行添加一些自定義檢查規(guī)則。

話不多說(shuō)，上代碼：

 
 
 
    
  
  
  
  1. #include  
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. int main() { 
    4. 
  
  
  
  4.     int a = 1.2; 
    5. 
  
  
  
  5.     return 0; 
    6. 
  
  
  
  6. } 
    7.

這里有隱式類型轉(zhuǎn)換，可以使用clang-tidy來(lái)檢測(cè)：

 
 
 
    
  
  
  
  1. ~/test$ clang-tidy -checks=* test_lint.cpp -- 
    2. 
  
  
  
  2. 7748 warnings generated. 
    3. 
  
  
  
  3. /home/wangzhiqiang/test/test_lint.cpp:20:13: warning: implicit conversion from 'double' to 'int' changes value from 1.2 to 1 [clang-diagnostic-literal-conversion] 
    4. 
  
  
  
  4.     int a = 1.2; 
    5. 
  
  
  
  5.             ^ 
    6. 
  
  
  
  6. Suppressed 7747 warnings (7747 in non-user code). 
    7. 
  
  
  
  7. Use -header-filter=.* to display errors from all non-system headers. Use -system-headers to display errors from system headers as well. 
    8.

這里也許你有疑問(wèn)了，這不就是一個(gè)普通的編譯警告嘛，正常使用編譯器也可以檢查出來(lái)，那再看一段代碼：

 
 
 
    
  
  
  
  1. #include  
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. int main() { 
    4. 
  
  
  
  4.     char* d = NULL; 
    5. 
  
  
  
  5.     return 0; 
    6. 
  
  
  
  6. } 
    7.

我們都知道在C++中應(yīng)該更多的使用nullptr而不是NULL，這里使用了NULL而不是使用nullptr，可能我們?cè)陂_(kāi)發(fā)過(guò)程中沒(méi)有注意到這種用法，所以clang-tidy派上了用場(chǎng)：

 
 
 
    
  
  
  
  1. ~/test$ clang-tidy -checks=* test_lint.cpp -- 
    2. 
  
  
  
  2. 7748 warnings generated. 
    3. 
  
  
  
  3. /home/wangzhiqiang/test/test_lint.cpp:20:15: warning: use nullptr [modernize-use-nullptr] 
    4. 
  
  
  
  4.     char* d = NULL; 
    5. 
  
  
  
  5.               ^~~~~ 
    6. 
  
  
  
  6.               nullptr 
    7. 
  
  
  
  7. Suppressed 7747 warnings (7747 in non-user code). 
    8. 
  
  
  
  8. Use -header-filter=.* to display errors from all non-system headers. Use -system-headers to display errors from system headers as well. 
    9.

再舉一個(gè)例子：

 
 
 
    
  
  
  
  1. struct Base { 
    2. 
  
  
  
  2.     virtual void func() { 
    3. 
  
  
  
  3.  
    4. 
  
  
  
  4.     } 
    5. 
  
  
  
  5. }; 
    6. 
  
  
  
  6.  
    7. 
  
  
  
  7. struct Derive : Base { 
    8. 
  
  
  
  8.     virtual void func() { 
    9. 
  
  
  
  9.  
    10. 
  
  
  
  10.     } 
    11. 
  
  
  
  11. }; 
    12.

這里可能我們乍一看沒(méi)有任何問(wèn)題，其實(shí)在C++11里派生類繼承父類，重寫(xiě)了某些函數(shù)時(shí)最好加上override關(guān)鍵字，通過(guò)clang-tidy還是可以檢測(cè)出來(lái)：

 
 
 
    
  
  
  
  1. ~/test$ clang-tidy -checks=* test_lint.cpp -- 
    2. 
  
  
  
  2. 7749 warnings generated. 
    3. 
  
  
  
  3. /home/wangzhiqiang/test/test_lint.cpp:14:18: warning: prefer using 'override' or (rarely) 'final' instead of 'virtual' [hicpp-use-override] 
    4. 
  
  
  
  4.     virtual void func() { 
    5. 
  
  
  
  5.     ~~~~~~~~~~~~~^ 
    6. 
  
  
  
  6.                         override 
    7. 
  
  
  
  7. Suppressed 7747 warnings (7747 in non-user code). 
    8. 
  
  
  
  8. Use -header-filter=.* to display errors from all non-system headers. Use -system-headers to display errors from system headers as well. 
    9.

該工具還可以檢查代碼是否符合編碼規(guī)范，例如Google編碼規(guī)范等，看這段頭文件相關(guān)代碼：

 
 
 
    
  
  
  
  1. #include  
    2. 
  
  
  
  2. #include  
    3. 
  
  
  
  3. #include  
    4.

這里其實(shí)有一點(diǎn)點(diǎn)問(wèn)題，頭文件引用順序不滿足編碼規(guī)范，這里其實(shí)clang-format都可以檢測(cè)出來(lái)，但clang-tidy也可以檢測(cè)出來(lái)，通過(guò)-fix還可以進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)：

 
 
 
    
  
  
  
  1. ~/test$ clang-tidy -checks=* test_lint.cpp -- 
    2. 
  
  
  
  2. 8961 warnings generated. 
    3. 
  
  
  
  3. /home/wangzhiqiang/test/test_lint.cpp:2:1: warning: #includes are not sorted properly [llvm-include-order] 
    4. 
  
  
  
  4. #include  
    5. 
  
  
  
  5. ^        ~~~~~~~~ 
    6. 
  
  
  
  6. Suppressed 8960 warnings (8960 in non-user code). 
    7. 
  
  
  
  7. Use -header-filter=.* to display errors from all non-system headers. Use -system-headers to display errors from system headers as well 
    8.

它還可以檢測(cè)隱藏的內(nèi)存泄漏：

 
 
 
    
  
  
  
  1. int main() { 
    2. 
  
  
  
  2.     char* ct = (char*)malloc(323); 
    3. 
  
  
  
  3.     return 0; 
    4. 
  
  
  
  4. } 
    5.

這是使用clang-tidy的檢測(cè)結(jié)果：

 
 
 
    
  
  
  
  1. ~/test$ clang-tidy -checks=* test_lint.cpp -- 
    2. 
  
  
  
  2. 7756 warnings generated. 
    3. 
  
  
  
  3. /home/wangzhiqiang/test/test_lint.cpp:20:5: warning: initializing non-owner 'char *' with a newly created 'gsl::owner<>' [cppcoreguidelines-owning-memory] 
    4. 
  
  
  
  4.     char* ct = (char*)malloc(323); 
    5. 
  
  
  
  5.     ^ 
    6. 
  
  
  
  6. /home/wangzhiqiang/test/test_lint.cpp:20:5: warning: use auto when initializing with a cast to avoid duplicating the type name [hicpp-use-auto] 
    7. 
  
  
  
  7.     char* ct = (char*)malloc(323); 
    8. 
  
  
  
  8.     ^~~~~ 
    9. 
  
  
  
  9.     auto 
    10. 
  
  
  
  10. /home/wangzhiqiang/test/test_lint.cpp:20:11: warning: Value stored to 'ct' during its initialization is never read [clang-analyzer-deadcode.DeadStores] 
    11. 
  
  
  
  11.     char* ct = (char*)malloc(323); 
    12. 
  
  
  
  12.           ^ 
    13. 
  
  
  
  13. /home/wangzhiqiang/test/test_lint.cpp:20:11: note: Value stored to 'ct' during its initialization is never read 
    14. 
  
  
  
  14. /home/wangzhiqiang/test/test_lint.cpp:20:16: warning: C-style casts are discouraged; use static_cast [google-readability-casting] 
    15. 
  
  
  
  15.     char* ct = (char*)malloc(323); 
    16. 
  
  
  
  16.                ^~~~~~~~~~~~~     ~ 
    17. 
  
  
  
  17.                static_cast( ) 
    18. 
  
  
  
  18. /home/wangzhiqiang/test/test_lint.cpp:20:16: warning: do not use C-style cast to convert between unrelated types [cppcoreguidelines-pro-type-cstyle-cast] 
    19. 
  
  
  
  19. /home/wangzhiqiang/test/test_lint.cpp:20:23: warning: do not manage memory manually; consider a container or a smart pointer [cppcoreguidelines-no-malloc] 
    20. 
  
  
  
  20.     char* ct = (char*)malloc(323); 
    21. 
  
  
  
  21.                       ^ 
    22. 
  
  
  
  22. /home/wangzhiqiang/test/test_lint.cpp:21:5: warning: Potential leak of memory pointed to by 'ct' [clang-analyzer-unix.Malloc] 
    23. 
  
  
  
  23.     return 0; 
    24. 
  
  
  
  24.     ^ 
    25. 
  
  
  
  25. /home/wangzhiqiang/test/test_lint.cpp:20:23: note: Memory is allocated 
    26. 
  
  
  
  26.     char* ct = (char*)malloc(323); 
    27. 
  
  
  
  27.                       ^ 
    28. 
  
  
  
  28. /home/wangzhiqiang/test/test_lint.cpp:21:5: note: Potential leak of memory pointed to by 'ct' 
    29. 
  
  
  
  29.     return 0; 
    30. 
  
  
  
  30.     ^ 
    31. 
  
  
  
  31. Suppressed 7747 warnings (7747 in non-user code). 
    32. 
  
  
  
  32. Use -header-filter=.* to display errors from all non-system headers. Use -system-headers to display errors from system headers as well 
    33.

clang-tidy還有很多高端功能，大概可以檢測(cè)出250種問(wèn)題，大體主要分為幾大類：

  • abseil：檢測(cè)abseil庫(kù)的相關(guān)問(wèn)題
  • android：檢測(cè)Android相關(guān)問(wèn)題
  • boost：檢測(cè)boost庫(kù)的相關(guān)問(wèn)題
  • cert：檢測(cè)CERT的代碼規(guī)范
  • cpp-core-guidelines：檢測(cè)是否違反cpp-core-guidelines
  • google：檢測(cè)是否違反google編碼規(guī)范
  • llvm：檢測(cè)是否違反llvm編碼規(guī)范
  • performance：檢測(cè)性能相關(guān)的問(wèn)題
  • readability：檢測(cè)與可讀性相關(guān)，但又不屬于某些編碼規(guī)范的問(wèn)題
  • modernize：檢測(cè)是否使用現(xiàn)代C++11相關(guān)的代碼問(wèn)題

而且適用于Windows/Linux/MacOS多平臺(tái)，還支持命令行，CLion/VSCode/VSStudio插件等，檢測(cè)規(guī)則還可以定制，重要的是免費(fèi)開(kāi)源，快去用起來(lái)吧，寫(xiě)出優(yōu)雅的C++代碼~

參考資料：

https://clang.llvm.org/extra/clang-tidy/

https://www.bilibili.com/video/av96166240/


名稱欄目：如何寫(xiě)出優(yōu)雅的C++代碼
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