C++ Primer Plus 6e：18 章总复习

为什么总复习要从失败反推最早证据

单章练习一次只改变一个概念；综合项目的症状会跨层传播。文件重复记录可能是 ios::app，也可能是 EOF 循环多执行一次；派生行为消失可能是 nonvirtual，也可能是按 Base value 切片；崩溃可能来自本次逻辑，也可能运行了旧 executable。总复习先寻找最早失效契约，而不是重读所有摘要。

第一层：证明运行的是当前源码和完整模块

Chapter 1–4 负责源代码、工具链、类型值和复合数据；Chapter 9 负责翻译单元、声明/定义与链接。综合验收从删除旧产物、完整警告编译和记录链接输入开始。若构建失败却还能启动旧 app，任何运行结果都失去来源证明。

rm -f build/ledger
c++ -std=c++17 -Wall -Wextra -Wconversion \
  src/main.cpp src/record.cpp src/queue.cpp -o build/ledger
shasum build/ledger

保留 compiler version、命令、warning、exit status 和 executable hash。undefined reference 要检查实现源文件是否编译/链接、签名和 namespace 是否一致；multiple definition 要检查普通定义是否放进头文件。

第二层：输入、控制和函数必须覆盖完整域

Chapter 5–8 提供 loop/branch/function/reference/overload/template 契约；Chapter 17 的 stream state 决定输入是否成功。先把记录输入划分为完整合法、边界、字段缺失、类型错误和 EOF，再让 extraction 成功驱动循环。

std::string line;
std::size_t lineNumber = 0;
while (std::getline(input, line)) {
    ++lineNumber;
    auto parsed = parseRecord(line);
    if (!parsed) report(lineNumber, parsed.error());
    else queue.enqueue(std::move(*parsed));
}
if (!input.eof()) throw std::runtime_error{"read failed"};

parseRecord 负责字段完整和类型转换；Record constructor 负责领域不变量；Queue 负责容量。三层失败不要合并成“输入错误”，否则无法决定谁恢复、谁报告和状态是否提交。

第三层：对象 owner、复制和多态必须一致

Chapter 10–12 建立 class invariant、operator/conversion、dynamic member/copy control；Chapter 13–15 建立 is-a、多态、代码复用、异常和 RTTI。综合对象模型必须回答：谁拥有记录/节点、是否可复制、通过 Base owner 删除是否完整、throw 时哪些对象已提交。

class Record {
public:
    virtual ~Record() = default;
    virtual std::string kind() const = 0;
    virtual void write(std::ostream&) const = 0;
};
 
using RecordOwner = std::unique_ptr<Record>;
std::vector<RecordOwner> records;

Queue 若以 Node* 链表实现，应删除复制或定义深复制，不能保留默认浅复制。异质集合保存 unique_ptr<Record>，不能保存 Record value；Base destructor 必须 virtual。异常前先在 temporary 建立完整对象，成功后再提交到 Queue。

第四层：STL 算法必须满足范围和 callable 前置条件

Chapter 16 提供 string/container/iterator/algorithm/functor，Chapter 18 加入 move/lambda/wrapper。排序记录时，range 必须有效，比较器必须 strict weak ordering，lambda capture 必须活过调用；移动 owner 后不能读取未规定源状态。

std::sort(records.begin(), records.end(),
          [](const RecordOwner& left, const RecordOwner& right) {
              return left->kind() < right->kind();
          });

用相等 key 验证 comp(x,x) 为 false，用三元组验证无比较环；容器修改后按具体 invalidation 规则更新 iterator。若 callable 只局部立即使用，保留具体 lambda；需要运行时异构存储才使用 std::function。

第五层：文件往返必须重建新对象

Chapter 17 负责 formatted/binary I/O、mode、stream state 和 random access；Chapter 18 的 scoped enum/move 可表达记录 tag 与 owner 转移。写入成功不以“文件存在”判定，而以临时文件完整写入、关闭、独立打开、逐条解析成新对象并比较为准。

void save(const std::filesystem::path& path,
          const std::vector<RecordOwner>& records) {
    const auto temporary = path.string() + ".tmp";
    std::ofstream output{temporary, std::ios::trunc};
    if (!output) throw std::runtime_error{"open output failed"};
    for (const auto& record : records) record->write(output);
    output.close();
    if (!output) throw std::runtime_error{"write failed"};
    std::filesystem::rename(temporary, path);
}

二进制格式还需 magic/version/length/endian；random access 还需验证 offset、seekg/seekp 与完整 transfer。任何短记录都必须在构造对象前拒绝，不能用旧字段补齐。

从症状回到正确章节层

诊断顺序从最早阶段开始：产物、输入/路径、对象生命周期、范围算法、持久格式。每次只注入或修复一个变量，保存预测、实际症状、第一条失败证据和最终根因。

用四类故障注入完成综合验收

先预测 shallow copy、slicing、bad ordering、short record 会在哪一层被拒绝，再切换实验面板核对保护策略。如果故障直到崩溃或最终输出才被发现，说明更早的不变量、类型或状态检查尚未建立。

小结

• 18 章最终形成 build/value、path/function、object/reuse、library/persistence 四层端到端证据链
• 综合故障先定位最早失败层，旧产物、坏输入、浅复制、切片和短文件不能混成一个症状处理
• class owner、copy/move、virtual destructor 与 exception unwind 必须使用同一生命周期协议
• STL 算法以有效范围、iterator category 和 callable 语义为前置条件
• 文件写入只有在关闭、独立重读并重建等价新对象后才完成验收

名词解释