Effective Modern C++ 全书复习与迁移验收

从“42 条要在同一条调用链相遇”开始

真实代码不会按章节出现。一个把 unique_ptr 移入 generic lambda、由 std::async 执行并写入 atomic state 的 API，同时涉及 type deduction、ownership、move、capture、launch policy、future lifetime 和 memory ordering。

先预测每一层最可能丢失什么信息，再用图中的 proof question 自查。

第一层：类型边界是否与意图一致

Items 1-6 要求先写出 deduced T、parameter、expression 与 return type。auto 不保证得到 owning value，decltype((x)) 可能变成 reference，proxy 可越过 source lifetime。

验收：用 static_assert、deleted overload 或 compiler diagnostic 证明 exact type；同时测试 const lvalue、mutable lvalue、rvalue、array/function 与 braced list。

第二层：对象声明能否维持有效状态

Items 7-17 把 braces、nullptr、alias、enum class、delete、override、const iterator、noexcept、constexpr、thread-safe const 和 special members 连接起来。

一个 user-declared destructor 可能抑制 move；缺少 noexcept 可能让 vector 复制；logical const cache 在并发下仍需 mutex/atomic。review 必须检查 generated operations，而不是只看手写函数。

第三层：谁拥有资源直到何时

Items 18-22 先画 ownership graph：unique owner 用 unique_ptr；shared lifetime 才用 shared_ptr；observer/cycle edge 用 weak_ptr；make 函数和 Pimpl 还涉及 allocation 与 complete type。

验收必须包含 destructor counters、cycle test、expired weak access、duplicate control-block negative test 和 exception injection。

std::shared_ptr<Node> first = std::make_shared<Node>();
std::shared_ptr<Node> second(first.get()); // negative test: two control blocks

第四层：copy、move 与 forward 是否选对

Items 23-30 要区分 named rvalue-reference expression、forwarding reference 与 rvalue reference。std::move 不移动，std::forward 也不能为 braced list/overload set 发明类型。

第五层：closure state 是否晚于依赖对象

Items 31-34 要把 capture list 当 dependency manifest。默认引用可能悬空；默认值可能只复制 this pointer；init capture 可拥有 move-only state；generic lambda 用 std::forward<decltype(param)>。

测试 immediate call 不够，必须覆盖 return/store/queue/thread 后的 delayed invocation，并销毁原 owner 再运行 negative case。

auto makeDangling = [] {
    int local = 42;
    return [&] { return local; }; // delayed invocation is invalid
};

第六层：execution outcome 与同步是否闭环

Items 35-40 从 task-based programming 开始：future 交付 value/exception；必须异步时指定 launch::async；thread 所有路径 unjoinable；析构行为按 handle/state/policy 分析；void future 做 one-shot event；atomic 负责 concurrency，volatile 负责 special memory。

验收包括 deferred path、thread creation failure、early return/throw、last-future destructor wait、broken promise、release/acquire 和 data-race negative tests。

综合案例一：异步上传 API

template<typename Payload>
auto upload(Payload&& payload) {
    auto owned = std::make_shared<Job>(
        std::forward<Payload>(payload));
 
    return std::async(std::launch::async, [owned] {
        return owned->run();
    });
}

逐项证明：Payload deduction 不被 greedy overload 劫持；Job construction exception 不泄漏；shared_ptr 是否真的需要 shared ownership；capture 不依赖 this；future 被保存/get；run exception 被观察；future/member destruction order 不悬空。

综合案例二：线程安全缓存

const member lazy-build cache 涉及 Item 16 与 40；若 cache value 是 shared_ptr 又涉及 19/20；若后台 task 初始化则涉及 35-39。

不要只把 ready 改 atomic。普通 data 必须由 release/acquire、call_once 或 mutex 安全发布；失败/重试状态也要编码，owner destruction 必须等待 background work。

综合案例三：性能 API 反而更慢

Items 29、41、42 共同要求完整成本路径：move 可能逐元素；pass-by-value assignment 可能错过容量复用；emplace 在 duplicate rejection 时可能 speculative construct。

benchmark 必须分 lvalue/rvalue、small/large、capacity hit/miss、successful/rejected insertion，并使用 counting allocator 与 constructor counters。

迁移旧模块的正确顺序

直接全局替换 new→make_shared、push→emplace、thread→async 会改变 ownership、constructor selection 和 scheduling。每一步只改变一个 contract，并保留 before/after evidence。

五类必留证据

1. Type evidence：static_assert、selected overload、compile-fail case。
2. Lifetime evidence：destructor counters、owner graph、delayed invocation。
3. Failure evidence：allocation/thread failure、throw、early return、broken promise。
4. Concurrency evidence：happens-before explanation、TSAN/stress、deferred path。
5. Cost evidence：allocation/copy/move counters 与 representative benchmark。

小结

• 全书复习应沿真实调用链串联类型、对象、ownership、category、closure 与 execution
• deduction/static_assert 证明输入边界；special-member/noexcept tests 证明对象契约
• ownership graph 与 delayed invocation 共同证明资源和 closure lifetime
• move/forward 要用 selected overload 和完整成本路径验证，不能靠关键词判断
• future/thread/atomic 要覆盖 deferred、异常、析构等待与 happens-before
• Items 41-42 只在语义正确后按 measurement 采用
• 旧模块按 contract-first 顺序迁移，每步留下五类证据