好书安利《C++ Core Guidelines解析》：现代 C++ 编程最佳实践和规范

待我称王封你为后i 2024-03-31 17:53 106阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  前言
 *  一、与同类 C++ 书籍相比有何优势？
 *   *  1.1、推荐理由
     *  1.2、购书链接
 *  二、在 C++ 接口方面的优势和调整
 *   *  2.1、具备的优势和调整有哪些？
     *  2.2、规范的接口设计是什么样的？
 *  三、在 C++ 函数方面的具备的优势和调整
 *   *  3.1、具备的优势和调整有哪些？
     *  3.2、规范的函数设计是什么样的？
 *  四、在 C++ 类方面的优势和调整
 *   *  4.1、具备的优势和调整有哪些？
     *  4.2、规范的类设计是什么样的？
 *  五、在 C++ 资源管理方面的优势和调整
 *   *  5.1、具备的优势和调整有哪些？
     *  5.2、规范的资源管理设计是什么样的？
 *  六、在 C++ 性能方面的优势和调整
 *   *  6.1、具备的优势和调整有哪些？
     *  6.2、规范的性能设计是什么样的？
 *  七、在 C++ 并发方面的优势和调整
 *   *  7.1、具备的优势和调整有哪些？
     *  7.2、规范的并发设计是什么样的？
 *  八、在 C++ 错误处理方面的优势和调整
 *   *  8.1、具备的优势和调整有哪些？
     *  8.2、规范的错误处理设计是什么样的？
 *  总结

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## 前言 ##

《C++ Core Guidelines解析》作者 Rainer Grimm 是一位经验丰富的 C++ 开发者，也是一位专业的 C++ 培训师和讲师，在 C++14、C++17、C++20 等领域都有非常深厚的造诣和丰富的经验，本书也是由是现代 C++ 之父 Bjarne Stroustrup 和 C++ 专家 Herb Sutter 倾力推荐的 C++ 编程指南，旨在为开发者提供一个通用的、标准化的 C++ 编程规范。本书详细阐述了现代 C++ 编程中应该遵循的最佳实践和规范，包括程序设计、代码风格、内存管理、并发编程等多个方面。本书既适合初学者学习 C++ 编程的基本规范，也适合有一定经验的 C++ 开发者提升编程技能和水平，白鹿在此推荐给所有 C++ 开发者阅读学习。

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## 一、与同类 C++ 书籍相比有何优势？ ##

### 1.1、推荐理由 ###

我们在购物网站检索，可以市面上的 C++ 相关教材和辅导书籍层出不穷、五花八门，既然推荐这本书，与同类书籍相比，**《C++ Core Guidelines解析》优势在哪**？

![在这里插入图片描述][6c616fdc011440b3bf5b05109134d990.png_pic_center]  
我总结几下几点，这也是其他相关书籍所不具备的，但是至关重要的：

*  **面向现代 C++ 编程**：该书始终坚持面向现代 C++ 编程的理念，紧跟 C++11、C++14、C++17 和 C++20 等新标准的发展，涵盖了现代 C++ 编程中的许多新特性和最佳实践，如移动语义、智能指针、lambda 表达式、模板元编程、并发编程等。
 *  **强调代码质量**：该书的重点之一是强调代码质量，提供了一系列的 C++ 核心准则和最佳实践，旨在帮助程序员编写更加安全、健壮、可读性强的代码。因此该书不仅适合初学者学习 C++，也适合有一定经验的程序员提高代码质量和编程技能。
 *  **具有实用性和可操作性**：该书不仅提供了理论知识，还提供了大量的实用示例和建议，这些示例和建议都是来自于 C++ 社区的实践经验。因此，该书不仅可以帮助读者理解 C++ 编程的基本原理和概念，还可以帮助读者更好地应用 C++ 编程技术解决实际问题。
 *  **适用于不同的 C++ 项目和应用领域**：该书的 C++ 核心准则和最佳实践适用于各种不同的 C++ 项目和应用领域，如桌面应用、嵌入式系统、游戏开发、科学计算等。因此，该书的内容具有广泛的适用性和实用性。

通过该书，读者可以掌握 C++ 编程的核心思想和最佳实践，编写出更加安全、健壮、可读性强的代码，提高自己的编程能力和水平。

### 1.2、购书链接 ###

京东直达——[《C++ Core Guidelines解析》][C_ Core Guidelines]

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## 二、在 C++ 接口方面的优势和调整 ##

### 2.1、具备的优势和调整有哪些？ ###

**《C++ Core Guidelines解析》这本书从 C++ 接口方面提供了一系列的规范、技巧和建议，帮助读者设计高质量、安全、一致和易用的接口，并且面向未来，适应不断变化的技术和需求**。对于想要提高 C++ 接口设计水平的程序员来说，是一本非常有价值的书籍，具体如下图所示：

![在这里插入图片描述][0a057845f61645f9a11772a97376ab9b.png_pic_center]

*  **强调接口设计的重要性**。该书强调了接口设计的重要性，提供了一系列的规范和建议，帮助读者深入了解如何设计高质量的 C++ 接口。这些规范和建议包括：接口的清晰性、安全性、易用性、一致性、可扩展性、可维护性等方面的要求，并给出了一些实例来说明如何应用这些规范。
 *  **提供了丰富的接口设计技巧和模式**。该书不仅提供了一系列的规范和建议，还提供了丰富的接口设计技巧和模式，如：Interface design patterns、Function interface design、Class interface design、Generic programming interface design 等，使得读者能够更加深入地了解接口设计的细节和技巧。
 *  **借助 C++ 现代特性实现高质量的接口**。该书介绍了许多C++的现代特性，如：智能指针、移动语义、lambda表达式等，为读者提供了实现高质量接口的工具和方法。尤其是对于接口的具体实现，该书提供了一些现代C++的技巧和建议，如：pimpl idiom、constexpr、noexcept等。
 *  **面向未来的接口设计**。该书还强调了面向未来的接口设计，即如何在面对不断变化的技术和需求时，保持接口的稳定性和可用性。为了实现这一目标，该书提供了一些规范和建议，如：不要使用废弃的特性、注意跨平台兼容性等。

### 2.2、规范的接口设计是什么样的？ ###

下面是一个实现计算器接口的示例，具体实现代码如下：

class Calculator {
        
    public:
        virtual double Calculate(double num1, double num2) = 0;
    };

说明：该接口名为 Calculator，表示计算器的功能。接口内只有一个纯虚函数 Calculate，输入为两个 double 类型的数值，输出为一个 double 类型的数值。接口内没有暴露实现细节，只提供了一个高层次的抽象，可以满足不同情况的需求。同时，该接口具有一定的扩展性和灵活性，可以在不改变接口的前提下增加新的计算逻辑。

## 三、在 C++ 函数方面的具备的优势和调整 ##

### 3.1、具备的优势和调整有哪些？ ###

**《C++ Core Guidelines解析》这本书从 C++ 函数的多个方面为开发 C++ 应用程序的开发人员提供了丰富的指南和建议，帮助开发人员编写高质量、可维护、易于理解的代码**，具体如下图所示：

![在这里插入图片描述][b6f5bc6f2ea24794b40632efc751bd3d.png_pic_center]

*  **强调函数的清晰、可维护性、可读性**。该书为 C++ 开发人员提供了全面的指南，突出强调了函数的清晰、可维护性和可读性。强调编写清晰、易于理解的代码可以大大降低开发人员的工作难度和成本，同时增加代码的可维护性。
 *  **解释了函数参数的最佳实践**。函数参数是开发 C++ 应用程序的关键部分之一，该书详细解释了函数参数的最佳实践，包括使用引用还是指针传递参数，如何处理可选参数等。
 *  **提供了异常处理的最佳实践**。异常处理是 C++ 开发中必不可少的一部分，但传统的异常处理机制容易导致代码的混乱和不一致。该书提供了一些最佳实践，包括何时抛出异常，何时捕获异常以及如何处理异常。
 *  **提供了 STL 库的最佳实践**。C++ 的 STL 库是 C++ 开发中必不可少的一部分，但是使用 STL 库时容易犯错误。该书提供了一些最佳实践，包括使用适当的 STL 容器、如何进行内存管理、如何避免指针错误等。
 *  **详细介绍了函数命名的最佳实践**。函数命名是 C++ 开发中一个非常重要的方面，良好的函数命名可以使代码更易于阅读和理解。该书详细介绍了函数命名的最佳实践，包括使用有意义的函数名、避免使用缩写和简写成员名称等。

### 3.2、规范的函数设计是什么样的？ ###

下面是一个实现求两个数之和的函数的示例，具体实现代码如下：

int Add(int a, int b) {
        
        return a + b;
    }

说明：该函数名为 Add，直接表达其功能。参数 a 和 b 作为函数的输入，函数返回 a 和 b 的和。函数体内只有一行代码，短小精悍，易于维护。

## 四、在 C++ 类方面的优势和调整 ##

### 4.1、具备的优势和调整有哪些？ ###

**《C++ Core Guidelines解析》这本书从 C++ 类的多个方面为开发 C++ 应用程序的开发人员提供了丰富的指南和建议，帮助开发人员编写高质量、可维护、易于理解的代码**，具体如下图所示：

![在这里插入图片描述][996434f402754777817b6b7590174c3d.png_pic_center]

*  **强调类的设计和实现的最佳实践**。该书从设计和实现的角度出发，详细介绍了类的最佳实践，包括如何设计类的接口，如何设计类的内部实现，如何避免类成员之间的耦合等。
 *  **提供了类的继承和多态的最佳实践**。继承和多态是 C++ 中最强大的特性之一，但使用不当会导致代码的混乱和不一致。该书提供了一些最佳实践，包括何时使用继承和多态、如何正确使用虚函数、如何避免继承和多态带来的性能问题等。
 *  **解释了类成员的最佳实践**。类成员是 C++ 类的关键组成部分，该书详细解释了类成员的最佳实践，包括如何定义和使用类成员函数、如何设计和使用类成员变量、如何处理类成员初始化等。
 *  **提供了类的构造和析构的最佳实践**。类的构造和析构函数是 C++ 开发中最重要的函数之一，该书提供了一些最佳实践，包括如何正确地构造和销毁对象、如何处理对象的拷贝和移动等。
 *  **详细介绍了类的命名和命名空间的最佳实践**。类和命名空间是 C++ 开发中非常重要的部分，良好的类和命名空间命名可以使代码更易于阅读和理解。该书详细介绍了类的命名和命名空间的最佳实践，包括如何使用有意义的类名和命名空间名、如何避免命名冲突等。

### 4.2、规范的类设计是什么样的？ ###

下面是一个规范的类设计的示例，具体实现代码如下：

class Rectangle {
        
      private:
        double length;
        double width;
    
      public:
        Rectangle();    // 默认构造函数
        Rectangle(double l, double w);    // 构造函数
        ~Rectangle();    // 析构函数
        void setLength(double l);    // 设置长
        void setWidth(double w);    // 设置宽
        double getLength();    // 获取长
        double getWidth();    // 获取宽
        double getArea();    // 计算面积
    };
    
    // 默认构造函数
    Rectangle::Rectangle() {
        
        length = 0.0;
        width = 0.0;
    }
    
    // 构造函数
    Rectangle::Rectangle(double l, double w) {
        
        length = l;
        width = w;
    }
    
    // 析构函数
    Rectangle::~Rectangle() {
        
        // 清理工作
    }
    
    // 设置长
    void Rectangle::setLength(double l) {
        
        length = l;
    }
    
    // 设置宽
    void Rectangle::setWidth(double w) {
        
        width = w;
    }
    
    // 获取长
    double Rectangle::getLength() {
        
        return length;
    }
    
    // 获取宽
    double Rectangle::getWidth() {
        
        return width;
    }
    
    // 计算面积
    double Rectangle::getArea() {
        
        return length * width;
    }

## 五、在 C++ 资源管理方面的优势和调整 ##

### 5.1、具备的优势和调整有哪些？ ###

![在这里插入图片描述][bbb483bf5f834a5392264b09fb145943.png_pic_center]

*  **全面覆盖C++资源管理的规范**。该书从整个 C++ 程序设计的角度来探讨 C++ 资源管理的规范，内容全面、细致，涉及的知识点包括但不限于：对象的生命周期、构造函数和析构函数的设计、异常安全性等。
 *  **参照了国际上公认的 C++ 标准**。该书所阐述的 C++ 资源管理规范基本符合国际上公认的 C++ 标准，因此可以帮助读者更好地理解和遵循 C++ 的标准。
 *  **借鉴了业界经验和实践**。该书作者 Rainer Grimm在 C++ 语言界是一位备受尊敬的专家和作家。他是 C++ 世界中最著名的博客之一“Modernes C++”的创始人和维护者，也是一名经验丰富的 C++ 程序员和培训师，为了编写该书，他借鉴了业界的经验和实践，从而保证了该书的实用性和可靠性。
 *  **丰富的示例代码**。该书中不断地穿插一些实用的示例代码，这些示例代码既有助于读者更好地理解 C++ 资源管理规范，也有助于读者将这些规范应用到实际的 C++ 程序设计中。
 *  **面向未来的资源管理规范**。该书所阐述的 C++ 资源管理规范是面向未来的，因此对于读者来说，能够帮助他们更好地适应未来发展的 C++ 程序设计环境，也有助于培养他们的创新思维和实践能力。

### 5.2、规范的资源管理设计是什么样的？ ###

下面是一个规范的资源管理设计的示例，具体实现代码如下：

class Resource {
        
      public:
        void acquire() {
        
          // 系统资源的获取操作
        }
    
        void release() {
        
          // 系统资源的释放操作
        }
    };
    
    class ResourceWrapper {
        
      private:
        Resource* resource;
      public:
        ResourceWrapper() : resource(nullptr) {
        }
        ~ResourceWrapper() {
        
            if (resource) {
        
                resource->release();
                delete resource;
            }
        }
    
        void acquire() {
        
            if (!resource) {
        
                resource = new Resource();
                resource->acquire();
            }
        }
    };
    
    int main() {
        
        try {
        
            ResourceWrapper resourceWrapper;
            resourceWrapper.acquire();
            // 使用资源
        } catch (...) {
        
            // 处理异常
        }
        return 0;
    }

说明：在这个代码示例中，ResourceWrapper 类使用 RAII 原则管理了 Resource 类的生命周期。在 ResourceWrapper 的构造函数中，初始化指针为 nullptr；在 acquire 函数中，若资源还未被获取，则通过 new 操作创建 Resource 对象并调用其 acquire 方法获取系统资源；在析构函数中，如果已经获取了资源，则通过 release 方法释放资源，并使用 delete 操作销毁 Resource 对象。在 main 函数中，使用 ResourceWrapper 对象来管理资源，并通过 try-catch 块来确保资源的正确释放。

## 六、在 C++ 性能方面的优势和调整 ##

### 6.1、具备的优势和调整有哪些？ ###

**《C++ Core Guidelines解析》这本书在 C++ 性能方面的优势主要体现在它全面、实用、可靠的 C++ 性能规范和丰富实用的示例代码，为读者提供了设计高效且易于维护的代码的建议**，具体如下图所示：

![在这里插入图片描述][d7f8c2a0833a4f4a8ccd76798ef99f0e.png_pic_center]

*  **合理利用C++语言的特性**。C++ 是一门高效的语言，该书在阐述 C++ 性能规范时充分利用了 C++ 语言的特性，比如使用引用、移动语义、constexpr等特性以提高程序的性能。
 *  **考虑内存管理的影响**。内存管理是影响程序性能的重要因素，该书在阐述 C++ 性能规范时特别强调了内存管理的影响，提供了一些优化内存使用的技巧，如利用 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）技术避免内存泄漏，合理设计数据结构等。
 *  **强调算法的效率**。算法的效率是影响程序性能的关键因素，该书在阐述 C++ 性能规范时特别强调了算法的效率，提供了一些优化算法的技巧，如避免过度重复计算，合理利用缓存等。
 *  **关注代码可读性**。虽然 C++ 是高效的语言，但是过度的优化可能会导致代码的可读性降低，从而影响程序的维护性和可扩展性，该书在阐述 C++ 性能规范时也特别强调了代码的可读性和可维护性，为读者提供了设计高效且易于维护的代码的建议。
 *  **提供实用的示例代码**。该书提供了大量实用的示例代码，这些示例代码对于读者来说是非常有价值的，可以帮助读者更好地理解和应用 C++ 性能规范，同时也有助于读者在实际程序开发中提高程序的性能。

### 6.2、规范的性能设计是什么样的？ ###

下面是一个规范的性能设计的示例，具体实现代码如下：

#include <vector>
    #include <algorithm>
    
    // 尽可能使用引用而不是拷贝
    void func1(const std::vector<int>& v) {
        
        // do something
    }
    
    // 避免过度动态内存分配和释放
    void func2() {
        
        std::vector<int> v(100, 0); // 使用栈上变量
        // do something
    }
    
    // 避免不必要的循环和递归调用，尽可能使用现成的算法和数据结构
    void func3(std::vector<int>& v) {
        
        std::sort(v.begin(), v.end()); // 使用现成的算法
    }

说明：在这个代码示例中，func1 中使用了引用来避免不必要的拷贝；func2 中使用了栈上变量来避免过度动态内存分配和释放；func3 中使用了 std::sort 算法来代替手动编写排序算法的循环和递归调用。

## 七、在 C++ 并发方面的优势和调整 ##

### 7.1、具备的优势和调整有哪些？ ###

**《C++ Core Guidelines解析》这本书在 C++ 并发方面的优势主要体现在它全面、实用、可靠的 C++ 并发规范和丰富实用的示例代码，为读者提供了设计正确、高效、易于维护的并发程序的建议**，具体如下图所示：

![在这里插入图片描述][9d444316fcaf487e9c388af068ba4d0a.png_pic_center]

*  **强调正确性**。并发编程是一项复杂的任务，需要非常谨慎地处理，否则可能会导致竞态条件、死锁、饥饿等问题。该书在阐述 C++ 并发规范时强调正确性的重要性，提供了一些避免这些问题的建议，如使用原子操作、互斥量、条件变量等并发编程工具。
 *  **关注性能**。并发编程往往需要考虑性能问题，因为并发编程可能会引入一些额外的开销，如同步开销等。该书在阐述 C++ 并发规范时也特别强调了性能的问题，提供了一些优化并发程序的技巧，如避免过度锁定、优化锁的粒度等。
 *  **强调可维护性**。并发程序的维护性也十分重要，因为并发程序往往比非并发程序更加复杂，需要更高的技能水平才能理解和修改。该书在阐述C++并发规范时也特别强调了可维护性的问题，提供了一些编写易于维护并发程序的建议，如避免共享状态、使用局部变量等。
 *  **提供实用的示例代码**。该书提供了大量实用的示例代码，这些示例代码对于读者来说是非常有价值的，可以帮助读者更好地理解和应用 C++ 并发规范，同时也有助于读者在实际程序开发中提高程序的性能和可维护性。
 *  **立足当前热点**。C++11 和 C++14 引入了一些新的并发编程特性，如原子操作、线程支持库等，这些特性在 C++ 并发编程中非常有用。该书在阐述 C++ 并发规范时也充分考虑了这些新特性的使用，为读者提供了更加全面和实用的并发编程建议。

### 7.2、规范的并发设计是什么样的？ ###

下面是一个规范的并发设计的示例，具体实现代码如下：

#include <mutex>
    #include <thread>
    #include <condition_variable>
    #include <vector>
    
    // 使用互斥锁来保护共享数据
    std::mutex mtx;
    std::vector<int> v;
    
    void func() {
        
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
        // 操作共享数据v
    }
    
    // 使用线程池来避免过度创建和销毁线程的开销
    class ThreadPool {
        
    public:
        ThreadPool(int num_threads) {
        
            for (int i = 0; i < num_threads; ++i) {
        
                threads_.emplace_back([this](){
        
                    while (true) {
        
                        Task task;
                        {
        
                            std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_);
                            cond_.wait(lock, [this]{
         return !tasks_.empty(); });
                            task = std::move(tasks_.front());
                            tasks_.pop();
                        }
                        task();
                    }
                });
            }
        }
        ~ThreadPool() {
        
            {
        
                std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_);
                stop_ = true;
            }
            cond_.notify_all();
            for (auto& thread : threads_) {
        
                thread.join();
            }
        }
        template<typename FuncType>
        void SubmitTask(FuncType func) {
        
            std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_);
            tasks_.emplace(std::move(func));
            cond_.notify_one();
        }
    private:
        using Task = std::function<void()>;
        std::vector<std::thread> threads_;
        std::queue<Task> tasks_;
        std::mutex mtx_;
        std::condition_variable cond_;
        bool stop_ = false;
    };
    
    // 使用条件变量来进行线程之间的通信和同步
    ThreadPool tp(4);
    
    void func2() {
        
        tp.SubmitTask([](){
        
            std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
            // 操作共享数据v
        });
    }

说明：在这个代码示例中，func 中使用了互斥锁来保护共享数据 v；ThreadPool 中使用了线程池来避免过度创建和销毁线程的开销；func2 中使用了条件变量来在线程之间进行通信和同步。

## 八、在 C++ 错误处理方面的优势和调整 ##

### 8.1、具备的优势和调整有哪些？ ###

**《C++ Core Guidelines解析》这本书在 C++ 错误处理方面的优势主要体现在它全面、实用、可靠的 C++ 错误处理规范和丰富实用的示例代码，为读者提供了编写健壮、可靠、易于维护的 C++ 程序的建议**，具体如下图所示：

![在这里插入图片描述][aa55c7d84d6c4b18811e85d74bbf0623.png_pic_center]

*  **强调异常安全**。异常安全是一种编写健壮、可靠代码的方法，它可以确保程序在抛出异常时仍然能够正常工作。该书在阐述 C++ 错误处理规范时强调了异常安全的重要性，并提供了一些避免异常安全问题的建议，如使用RAII手法、避免资源泄露等。
 *  **关注错误处理机制**。错误处理机制是编程语言中非常重要的一环，它可以使程序更加健壮和可靠。该书在阐述 C++ 错误处理规范时特别强调了错误处理机制的问题，提供了一些避免错误处理问题的建议，如使用异常、错误代码等。
 *  **强调一致性和可读性**。一致性和可读性是编写易于维护代码的关键。该书在阐述 C++ 错误处理规范时也强调了一致性和可读性的问题，提供了一些编写易于理解和维护错误处理的建议，如避免混合使用错误处理机制、使用明确的错误代码等。
 *  **提供实用的示例代码**。该书提供了大量实用的示例代码，这些示例代码对于读者来说是非常有价值的，可以帮助读者更好地理解和应用 C++ 错误处理规范，同时也有助于读者在实际程序开发中提高程序的可靠性和易于维护性。
 *  **立足当前热点**。C++11 和 C++14 引入了一些新的错误处理特性，如异常规范、noexcept 关键字等，这些特性在 C++ 错误处理中非常有用。该书在阐述 C++ 错误处理规范时也充分考虑了这些新特性的使用，为读者提供了更加全面和实用的错误处理建议。

### 8.2、规范的错误处理设计是什么样的？ ###

以下是 C++ 中规范的错误处理设计的示例，具体实现代码如下：

try {
        
        // 可能会抛出异常的代码块
        functionThatMightThrowException();
    } catch (const std::exception& e) {
        
        // 处理异常的代码块
        std::cerr << "Exception caught: " << e.what() << std::endl;
    }

说明：在这个示例代码中，我们使用了 try-catch 块来包含可能会抛出异常的代码块。如果在这段代码块中出现了异常，就会跳转到第一个匹配的 catch 块中进行处理。在 catch 块中，我们可以通过捕获到的异常对象的 what() 方法来获取异常的具体信息，并对异常进行处理。

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## 总结 ##

《C++ Core Guidelines解析》详细介绍了 C++ 语言中的各种细节和技巧，如何使用现代 C++ 的特性编写高效、安全、可维护的代码，并提供了大量的实例和示例代码帮助读者理解和学习。该书适合有一定 C++ 编程基础的程序员，可以帮助他们更好地掌握现代 C++ 编程思想和技巧，提高代码质量和效率。同时，该书也适合 C++ 初学者，可以帮助他们了解 C++ 语言的一些常见陷阱和错误，以及如何避免这些问题。总之，如果你想深入了解现代 C++ 编程，掌握一些最佳实践和规范，那么《C++ Core Guidelines解析》是一本非常值得推荐的书籍。

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