华为C++语言编程规范
华为C++语言编程规范，内部资料se语言编程规范内部公开目录0说明前言代码总体原则与语言编程规范的关系规范实施、解释术语定义1常量62初始化和类型转换声明、定义与初始化类型转换3函数12内联函数函数参数函数指针4类...14类的设计构造、赋值和析构继承重载5作用域、模板和C+其他特性..25作用域模板其他6资源分配和释放287异常与错误处理33异常错误处理策略8标准库369程序效率语言特性的性能分级语言的性能优化指导华为机密,未经许可不得扩散第页共页se语言编程规范内部公开0并发4511风格48标小符命名与定义排版注释文件组织12可移植性(兼容性).4913全球化52多语言输入输出单一版本时区夏令时14业界编程规范和书籍55业界编程规编程指南《编程规范条规则、准则与最佳实践》《微软一站式示例代码库》扩展学习材料华为机密,未经许可不得扩散第页共页se语言编程规范内部公开语言编程规范0说明前言随着业务的发展和产品架构的演进,越来越多的传统电信产品使用C++语言,很多新型产品更是把C+作为首选。C艹继承于C,包含C的所有特性,同时又增加了新语言特性,如面向对象、泛型设计等。目前C-+使用现状是:基础技能薄弱,陷入很多误区,不能很好地发挥C++的作用。为了帮助团队合理使用C-+,规避语言陷阱,特制定本规范代码总体原则毘C语言编稈一样,C++编稈遵循通用原则:1、清晰第一。清晰性是易于维护、易于重构的程序必需只备的特征。2、简洁为美。简洁就是易于理解并且易于实现。3、选择合适的风格,与代码原有风格俣持一致。除此之外,C+编程还应该注意以下方面1、正确使用C+面向对象技术使得程序结枃清晰、简单,提高了代码的重用性,但又隐藏了很多內部实现细节,内存模型复杂,不小心会误入陷阱,比如:拷贝构造函数,赋值操作符,析构函数,重载等为了简化代码,改善代码结构,提髙编程效率,一些团队引入新特性和第三方库,如:模板技术、STL、Bost等,由于缺乏足够的理解,使用中屡次发生问题,比如对达代器( Iterator)使用不当导致功能失常,甚至稈序崩溃。所以,必须深入理解C艹+对象布局、內存模型等,了解编译器背后所做的处理,才能在编程中知道如何止确使用2、安全高效跟其他流行的高级语言、脚本语言相比,C艹+运行速度快,天然适合开发核心通信部件,但是这些部件对稳定性的要求非常高,不容许发生异常、失效以及崩溃。C艹-具有直接操作硬件、访问內存的能力提供了指针、地址运算等灵活特性,稈序员可以仟意发挥,增加了出锖的几率。所以在追求速度与灵峾性的冋同时,一定要注意保持程序的健壮性。在増强代码稳定性过桯中,程序员通常采用i-else等防御式编程,使得代码非常臃肿,可适当采用RAIⅠ、智能指针等技术华为机密,未经许可不得扩散第页共页se语言编程规范内部公开与语言编程规范的关系本文在《华为技术有限公司C语言编程规范》(简称C规范)基础上,通过详细阐述如何规避C++语言复杂性,避免C+-的低级错误,确保有效使用C-+语言特性,代码易于维扩。C规范里面相同的内容,夲规范不再重复。例如头文伻、变量、表达式、代码编辑与编译、可测试性安全性、单元测试等章节经过审妉,完全适合C+,本规范不再重复。标识符命名与定义、注祥、排版与柊式等内容也适合C++,仅仅添加了少量的C+特有的规则和建议,合并成风格一章;涵数章节增加了內联函数、函数参数等内容;可移植性増加了64位以及C艹+专冇的薮据转换等內容;质量保证也符合C艹+的需要,将资源分配和释放部分C艹特有的内容编写成单独章节;宏、常量也符合C++,考虑到C++普遍使用 cons t,增加了常属性( const)章节。新増初始化和类型转换,类,作用域、模板与C艹-其他特性,异常与错误处理,并发,全球化等C艹特有的内容本规范和C规范有沖突的地方,以本规范为准。规范实施、解释本规范制定了编写C+语言程序的基本原则、规则和建议。木规范适用于公司内使用C++语言编码的所有软件。本规范自发布之日起生效,对以后新编写的和修改的代码应遵守本规范本规范由软件工稈体系发布和维护。实施屮遇到问题,可以到论坛http://hi3ms.huaweicom/group/1735/threads.htmi上讨论。在某些情况下需要违反本规范给出的规则时,相关团队必须通过一个正式的沇程来评审、决貪规则违反的部分,个体程序员不得违反本规范中的相关规则。术语定义原则:编程时必须坚持的指导思想规则:编程时强制必须遵守的约定。建议:编程时必效加以考虑的约定说明:对此原则/规则/建议进行必要的解释。示例:对此原则/规则/建议从好、不好两个方面给出例子。延伸阅读材料:建议进一步阅读的参考材料。常量不变的值更易于理餡、跟踪和分析,所以应该尽可能地使用常量代替变量,定义值的时侯,应该把 const作为默认的选项规则1.1使用 const常量取代宏华为机密,未经许可不得扩散第页共页se语言编程规范内部公开说明:宏是简单的文本替换,在预处理阶段时完成,运行报错时直接报相应的值;跟踪调试时也是显示值,而不是宏名;宏没有类型检查,不安全;宏没有作用域。示例defi: e MAX MSISDN LEN(20)//不好的例子const int MAX MSISDN LEN=20;/好的例子规则1.2一组相关的整型常量应定义为枚举说明:之所以使用枚举,基于:●枚举比# define或 const int更安全,因为编译器会检查参数值是否是否位于枚举取值范围内,从而避免错误发生。示例//好的例子enum DayofWeek( sunday, monday, tuesday, wednesday, thursday, friday, saturday)ienum Ccloriblack, blue, whiter red, purp_e]BOOL CclorizeCalendar (DayofWeek today, Color todays Color)Coorizeca1 endor(b1ue, sunday);//编译报错,1ue和 Sunday位置错误//不好的例子:const int sunday=0iconst int monday= 1const int b⊥acKconst int blueBOOL CclorizeCalendar (int today, int todays ColorCoorizecalendar(blue, sunday);//不会报错当枚举值需要对应到具体数值时,须在声明时昰示赋值。否则不需要昰式赋值,以避免重复赋值,降低维护(增加、朋除成员)工作量示例好的例子:s协议里定义的设备I值,用于标识设备类型cnum TDcv-cclypcDEV UNKNOWN --l,DEV DSMP 0DEV工SMGDEV WAPPORTAL=2程序内部使用,仅用于分类的情況,不应该进行显式的赋值。示例/好的例子:程序中用来标识会话状态的枚举定义enum TSessionstateSESSION STATE INITISESSTON STATE CTOSEDSESSION STATE WA工TING●应当尽量避免枚举值亘复,如必须重复也要用己定义的枚举来修饰,例如:typed f enumRTCP SR 200,RTCP MIN TYPE RTCP SR//must be lowest known typeRTCP RR华为机密,未经许可不得扩散第页共页se语言编程规范内部公开RTCP SDES= 202RTCP BYE203,RTCP APP204,RTCP RTPFB=205RTCP PSEB =206/RTCP XR207RTCP RSI =208RTCP PUBPCRTS =209RTCP MAX TYPF= RTCP PUB PORTS //must be highest known typertcp type ti规则1.3不相关的常量,即使取值一样,也必须分别定义说明:一个常量只用来表示一个特定功能,即一个常量不能有多种用途。示例:/好的例子:协议和协议B,于机号( (MSISDN)的长度都是20。unsigned const int. A MAX MST SDN LEN0;unsigned const int B MAX MSI SDN LEN 20//或者使用不同的名字空间namespace alibunsigned const int MAX MSISDN LEN=20;namespace blibunsigned const int MAX MSISDN LEN =20建议1.1尽可能使用 const说明:在声明的变量或参数前加上关键字 const用于指明变量值不可被篡改。类成员函数加上 const限定符表明该函数不会修改类成员变量的状态使用 const常见的场景:函数参数:传递引用时,如果函数不会修改传入参数,该形参应声明为 const。成员函数:访问函数(如get函数):不修改任何数据成员的函数:未调用非 cons t函数、未返回数据成员的非 const指针或引用的函数。数据成员:如果数据成员在对象构造之后个再发生变化,可将其定义为 cons t。2初始化和类型转换声明、定义与初始化规则2.1禁止用 memcpy、 memset初始化非POD对象说明:PO全称是“ Plain0 ld Data”,是C++98标准(ISO/IEC14882, first edition,19980901)中引入的一个概念,POD类型主要包括int,char, float, double, enumeration,woid,指针等原始类型及其集合类型,不能使用封装和面对对象特性(如用户定义的构造/赋值/析构函数、基类、虚函数等)。华为机密,未经许可不得扩散第页共页se语言编程规范内部公开由于非P0D类型比如非集合类型的 class对象,可能存在虚函数,内存布局不确定,跟编译器有关,滥用内存拷贝可能会导致严重的问题即使对集合类型的 class,使用直接的内存拷贝和比较,破坏了信息隐蔽和数据保护的作用,也不提倡memcpy、 memset操作示例:×××产品程序异常退出( corc dump)。经过现场环境的模似,程序产生 COREDUMP,其原因是:在初始化函数内使用 memset(this,0,sizeof(*this))进行了类的初始化,将类的虚函数表指针被清空,从而导致使用空指针。解决方案:使用C艹构造函数初始化,不要便用 memset函数初始化类对象建议2.1变量使用时才声明并初始化说明:变量在使用前未赋初值,是常见的低级编程错误。使用前才声明变量并同时初始化,非常方便地避免了此类低级错误。在函数开始位置声明所有变量,后面才使用变量,作用域覆盖整个函数实现,容易导致如下问题:程序难以理解和维护:变量的定义与使用分离变量难以合理初始化:在函数丌始时,经常没有足够的笮息进行变量初始化,往往用某个默认的空值(比如零)来初始化,这遥常是一种浪费,如果变量在被赋于有效值以前使用,还会导致错误。遵循变量作用域最小化原则与魷近声明原则,使得代码更容易阅读,方便了解变量的类型和初始值特别是,应使用初始化的方式替代声明再赋值示例:不好的例子:声明与初始化分离string name;//声明时未初始化:调用缺省构造函数nane=" zhangsan";//再次调用赋值操作符函数;声明与定义在不同的地方,理解相对困难好的例子:声明与初始化一体,理解相对容易string name(" zhangsan");//调用一次构造函数建议2.2避免构造函数做复杂的初始化,可以使用“init”函数说明:正如函数的变量都在函数内部初始化一样,类数据成员最好的初始化场所就是构造函数,数据成员都应该尽量在构造函数中初始化以下情况可以使用init(函数来初始化:需要提供初始化返回信息。数据成员初始化可能抛异常。●数据成员初始化大败会造成该类对象初始化失败,引起不确定状态数据成员初始化依赖this揞针:构造凶数没结束,对象就没有构造出来,构造凶数內不能使用this成员数据成员初始化需要调用虚函数。在构造函数和析构函数中调用虚函数,会导致未定乂的行为示例:数据成员初始化可能拋异常:cl ass CPPRule华为机密,未经许可不得扩散第页共页se语言编程规范内部公开publicCEPRule(): size (0), res (null)i//仅进行值初始化long init (int size)//根据传入的参数初始化size,分配资源resr vateint siResourceptrx res//使用方法CPPRule ait(100)建议2.3初始化列表要严格按照成员声明顺序来初始化它们说明:编译器会按照数据成员在类定义中声明的顺序进行初始化,而不是按照初始化列表中的顺序,如果打乱初始化列表的顺序实际上不起作用,但会造成阅读和理解上的混淆;特别是成员变量之间存在依赖关系时可能导致BUG示例://不好的例子:初始化顺序与声明顺序不一致class Emp-oyeepublic:Employee(const charx firstName, const charx lastNamefirstName (firstName), lastName (lastName)r email (firstName.+-astName t huawei. com)ipr-vate:string email, firstName lastName类定义emai1是在 firstName, lastName之前声明,它将首先初始化,但使用了未初始化的ratNam和 lastName,导致错误。在成员声明时,应按照成员相互依赖关系按顺序声明。建议2.4明确有外部依赖关系的全局与静态对象的初始化顺序说明:如果全尻对象A的成员变量有外部依赖,比如依赖另外一个全局变量B,在A的构造函数中访问B,隐含的规则就是B先于A初始化,然而全局与静态对象的初始化与析构顺序未有严格定义,无法确保B已经完成初始化,而每次生成可执行程序都可能发生变化,这类BUG难以定位。通常采用单件( Singleton)模式或者把有依赖关系的全局对象放在一个文件中定义来明确初始化顺序冋一个文件屮,若全局对象a在全局对象b之前定义,则a一定会在b之前初始化;但是不同文件中的全局对象就没有固定的初始化顺序。可以在main0或 pthread once(内初始化一个运行期间不回收的指针类型转换避免使用类型分支来定制行为:类型分支来定制行为容易出错,是企图用C+编写C代码的明显标志。这是一种很不灵活的技术,要添加新类型时,如果忘记修改所有分支,编译器也不会告知。使用模板和虚函数,让类型自己而不是调用它们的代码来决定行为。华为机密,未经许可不得扩散第页共页
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Vivado约束指导手册
Vivado约束指导手册输入端口到输出端口路径在从输入端口直接到输出端口的路径上,数据:不需要在器件内部锁存(atch),直接从输入端口到输出端口。他们通常被称为ln-to-out数据路径端口时钟可以是虚拟时钟也可以是设计时钟路径举例图3-1描述了上面所有的路径,在此例图中,设计时钟CLKo可被用作端口时钟,这样既可以约束D|N延时也可以约束DOUT延时FPGA DEVICEBoardDeviceInternal Delay REGAData Path DelayREGB Internal DelayBoardDINi DOUT Device○A4InpOutputDelayBUFGPort ClockCLKOPort clockIn-2-out Data PathFigure 3-1: Path Example时钟路径部分每一个时钟路径由三个部分组成:源时钟路径数据路径目标时钟路径源时钟路径源时钟路径是由源时钟从它的源点(典型的是输入端口)到发送时序单元的时钟引脚之间的路径。对于从输入端口起始的时序路径来说,就不存在源时钟路径数据路径对内部电路,数据路径是发送时序单元和捕捉时序单元之间的路径发送时序单元的有效时钟管脚称为路径起始点捕捉时序单元的数据输入管脚称为路径结束点对于输入端口路径,数据路径起始于输入端口。输入端口是路径的起始点对于输出端口路径,数据路径结朿语输岀端口。输岀端口是路径的结束点。目标时钟路径目标时钟路径是由目标时钟从其源点(典型的是输入端口)到捕捉时序单元的时钟管脚之间的路径。对于结束于输出端口的时序路径,就没有目标时钟路径图3-2显示了3段典型的时序路径REGAData PathREGBEndpointSource Clock PathStartpointDestination Clock PathFigure 3-2: Typical Timing PathSetup和Hold分析vⅳ ado ide分析时序并且在时序路径终点时候报告时序裕量。时序裕量是指在时序路径终点数据要求时间和抵达时间的差异。如果裕量为正,从时序的角度考虑此路径是有效的。Setup检查为了计算数据所需的 setup时间,时序引擎:1.决定源时钟和目的时钟之间的普通周期。如果没有被发现,为分析考虑多达1000个时钟周期。2.检查覆盖普通周期上的起始点和终点所有上升和下降沿。3.在任何两个有效 active沿之间的最小正差值dela。这个deta被称为 setup分析的时序路径要求Setup路径要求示例假象2个寄存器之间的一条路径,这些寄存器由其相应时钟上升沿触发。这条路径有效的时钟沿只有上升沿。时钟定义如下:.clko周期6nsck1周期4nsCommon periodclko launch edgesSetup(1)Setup(2)clk1 capture edgesOns 2ns 4nss 8n5 10ns 12nsFigure 3-3: Setup Path Requirement Example图33显示有2个单独的源和目的时钟沿有资格受到 setup分析: setup(1和 setup(2):源时钟发送沿时间:0ns+1*T(ck0)=6ns目的时钟抓取沿时间:0ns+2*(ck1)=8nsSetup Path Requirement=抓取沿时间-发送沿时间=2ns在计算路径要求时候,需要考虑2个重要的点:1.时钟沿是理想的,那就是说,时钟树插入延迟不在考虑之内2.默认时钟在0时间点是 phase-aligned,除非他们的波形定义引进了 phase-shit。异步时钟相位关系未知。时序引擎在分析其间路径时候会考虑默认值。关于异步时钟的更多内容看下部分Setup分析数据要求时间Setup分析数据要求时间是指为了让目的单元能安全的采样数据,数据必须在这个时间点之前稳定。这个值基于:目的时钟采样沿时间.目地时钟延时源时钟和目的时钟的不确定性目的单元 setup时间Setup分析的数据抵达时间Setup分析的数据抵达时间,是指由源时钟发送的数据在路径终点的稳定时候所需要的时间。它的值基于:源时钟发送沿时间源时钟延时数据路径延时数据路径延时包括所有从起点到终点的单元(cel)和线(ne延时。在时序报告中, Vivado将 setup时序考虑为数据路径的一部分。相应的,数据到达和要求时间的公式为:Data Required Time (setup)= destination clock capture edge time+destination clock path delayclock uncertaintyData Arrival Time(setup)= source clock launch edge timesource clock path delay+ datapath delaysetup timeSetup裕量是指要求时间和实际抵达时间的差值:Slack (setup)= Data Required Time -Data Arrival Time在输入数据引脚寄存器上 Setup裕量为负值,说明寄存器有可能锁存到未知的值跳转到错误状态Hod检查Hod裕量的计算与 setup裕量计算直接相关。当 setup分析证明了在最悲观的情况下数据可以被安全捕捉,hold分析确保了:同样的数据不可能被前面目地时钟沿错误的抓取下一个源时钟沿发送的数据不能被用来分析 setup的目的数据沿抓取因此,为了找到hold分析的时序路径,时序引擎考虑了所有为 setup分析的源和目的时钟沿结合的可能。对每一种可能的组合,时序引擎:检查发送沿和减去一个目的时钟周期的抓取沿之间的差值.检查了加上一个源时钟周期的发送沿和抓取沿之间的差值.只保留时间差值最大的发送沿和抓取沿hold路径要求示例采用page33中 setup路径要求示例中的时钟。对于 setup分析那仅有2个可能的时钟沿组合:Setup Path Requirement (S1)=1*T(clk1)-0*T(clk0)= 4nsSetup Path Requirement (S2)=2*T(clk1)-1*T(clk0)=2ns那么相应的hod要求如下:For setup s1:Hold path Requirement (Hla)-(1*T(clk1)-1*T(clk1))-0*T(clko)=onsHold Path Requirement (Hlb)=1*T(clkl)-(0*T(clk0)+I*T(clko))=-2nsFor setup $2:Hold Path Requirement (H2a)=(2*T(clk1)-1*T(clk1))-1*T(clko)2nsHold path Requirement(H2b)=2*T(clk1)-(1*T(clk0)+1*T(clk0))=-4ns从上面可以看出最大的要求时间是Ons,这正好与源时钟和目的时钟第一次上升沿相吻合。Hold路径要求示例,page36显示了 setup检查沿和他们相关的hold检查。cIko launch edgesHla S1 H1b/H2a522bclk1 capture edgesOns 2ns 4ns 6ns 8ns 10ns 12nsFigure 3-4: Hold Path Requirement Example此例中,最终的hod要求时间不是来源于最紧的 setup要求。这是因为所有可能的 setup沿都会被考虑在内,是为了找到最又挑战性的hod要求。正如在 setup分析中,数据要求时间和数据抵达时间是基于以下条件计算的:源时钟发送沿时间.目的时钟抓取沿时间源和目的时钟延时时钟不确定性数据延时.目的寄存器hod时间Data Required Time (hold)= destination clock capture edge timedestination clock path delayclock uncertaintyData Arrival Time (hold)= source clock launch edge timesource clock path delaydatapath delayhold timeHod裕量是要求时间和抵达时间的差值Slack (hold)= Data Arrival Time Data Required Time正的时序裕量意味着即使在最悲观的情况下数据也不会被错误的时钟沿抓取。而负的hold裕量说明抓取的数据错误,而且寄存器可能进入不稳定状态。矫正( recovery和移除( removal分析矫正和移除时序检查与 setup和hold检查相似,区别就是它们应用于异步数据管脚例如set或者clear o对于异步复位的寄存器.矫正时间是异步 reset信号为了锁定新数据已经切换到它的无效状态之后,到下一个有效时钟沿之间的最小时间。移除时间是在异步复位信号安全切换到其无效状态之前,到第一个有效时钟沿之后的最小时间。下面的等式描述了这两种分析的sack是如何计算的Recovery check下面的等式描述了下面如何计算:Data Required Time (recovery ) =destination clock edge start time+ destination clock path delayclock uncertaintyData Arrival Time (recovery )= source clock edge start timesource clock path delaydatapath delayrecovery timeSlack (recovery)= Data Required Time Data Arrival TimeRemoval checkData Required Time (removal)= destination clock edge start timedestination clock path delayclock uncertaintyData Arrival Time (removal)= source clock edge start timesource clock path delay+ datapath delayremoval timeSlack (removal)= Data Arrival Time -Data Required Time正如 setup和hold检査,一个负的 recovery裕量和 remova裕量说明寄存器可能进入亚稳态,并且将未知的电子层带入设计中。定义时钟时钟数字设计中,时钟提供了从寄存器到寄存器之间可靠的传输数据的时间参考。 Vivado ide时序引擎用时钟特征来:计算时钟路径要求以裕量计算的方式报告设计时序裕量更多信息,参考时序分析这章为了得到最精确的最大的时序路径覆盖,时钟必须合理的定义。可以用下面的特征定义时钟:源时钟是指定义在时钟驱动引脚或者时钟树跟端口的时钟时钟沿可以由周期和波形特性的组合描述周期是ns级的,与描述的波形的时间周期相匹配.时钟波形是在时钟周期里,在数ns内时钟上升沿和下降沿绝对时间的列表列表必须包含偶数个值。第一个值一般与第一个上升沿吻合,除非另外指定,默认的时钟占空比是50%相位是ns。如图4-1所示,ck0周期10ns,占空比50%,相位0ns。Ck1周期8ns,占空比75%,相位2ns。CIkO: period 10, waveform =10 5]CIk1: period =8, waveform=2850%50%ClaOns5ns10ns15ns25%75%clkbOns 2ns8ns 10ns16nsFigure 4-1: Clock Waveforms Example传播【 propagated clock)时钟周期和波形特征体现了时钟的理想特征。当时钟进入FPGA器件并且经过时钟树传播时候,时钟沿会有延时而且会随着噪声和硬件特性而改变。这些特点被称为时钟网络延时( latency)和时钟不确定{ uncertainty)时钟不确定性包含下面内容:clock jitterphase error任何额外指定的不确定Vivado会默认的将时钟作为传播时钟,这意味着,这是非理想的时钟。这么做是为了提供包含时钟树插入延时和不确定性的裕量的值。特定硬件资源
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