C++ 程序设计考量表
1. 类设计
| 主要考量 |
具体问题 |
设计决策影响 |
| 职责 |
类的职责是否单一？是否有违反单一职责原则的可能性？ |
决定是否需要拆分类或合并相关职责 |
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| 继承关系 |
是否需要继承？是公有继承（is-a关系）还是组合（has-a关系）？ |
影响是否使用基类、抽象类或多态 |
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| 封装性 |
哪些成员需要暴露？哪些需要隐藏？ |
决定public/private/protected访问权限 |
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| 对象生命周期 |
是否需要自定义构造函数/析构函数？是否需要拷贝控制（拷贝构造、移动构造、拷贝赋值、移动赋值）？ |
决定是否实现Rule of 3/5/0，是否使用智能指针（unique_ptr/shared_ptr） |
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2. 成员变量
| 主要考量 |
具体问题 |
设计决策影响 |
| 数据类型 |
变量是内置类型（int, double）还是自定义类型？是否需要const或volatile修饰？ |
决定内存布局和访问方式 |
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| 作用域与生命周期 |
变量是否需要跨实例共享（static）？是否与对象生命周期绑定？ |
决定是否使用static成员变量 |
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| 封装性 |
是否需要直接访问变量？是否通过接口访问？ |
决定是否设为private并提供getter/setter |
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| 数据关系 |
数据之间是组合（composition）、聚合（aggregation）还是关联（association）？ |
决定是否使用指针、引用或容器（如vector、map） |
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3. 成员方法
| 主要考量 |
具体问题 |
设计决策影响 |
| 职责明确性 |
方法是否完成单一任务？是否有副作用？ |
决定是否拆分方法或合并逻辑 |
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| 参数传递 |
参数是传值、传引用（const T&/T&）还是传指针？ |
影响性能和内存使用（如移动语义T&&） |
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| 返回类型 |
返回对象、引用还是指针？是否需要返回const？ |
决定是否支持链式调用或防止数据篡改 |
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| 异常安全 |
方法是否可能抛出异常？是否保证强异常安全（no-leak guarantee）？ |
决定是否使用noexcept或try/catch块 |
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| 虚函数 |
是否需要动态绑定（运行时多态）？析构函数是否需要virtual？ |
决定是否使用虚函数表（vtable）或模板策略模式 |
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| 静态方法 |
是否需要不依赖对象状态的工具方法？ |
决定是否使用static成员方法 |
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4. 模板（泛型编程）
| 主要考量 |
具体问题 |
设计决策影响 |
| 泛型需求 |
是否需要支持多种数据类型？ |
决定是否使用函数模板或类模板 |
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| 类型约束 |
是否需要类型必须满足特定接口（如operator<）？ |
决定是否使用C++20概念（concepts）或SFINAE |
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| 编译期计算 |
是否需要编译期优化（如constexpr）？ |
决定是否使用模板元编程（TMP） |
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| 特化需求 |
是否需要对某些类型特殊处理？ |
决定是否使用模板特化或偏特化 |
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5. 多线程与并发
| 主要考量 |
具体问题 |
设计决策影响 |
| 线程安全 |
是否需要多线程访问？ |
决定是否使用mutex、atomic或无锁数据结构 |
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| 数据竞争 |
哪些成员变量可能被并发修改？ |
决定是否需要锁粒度控制或线程局部存储（thread_local） |
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| 异步任务 |
是否需要异步执行任务？ |
决定是否使用std::async、std::future或线程池 |
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| 死锁预防 |
是否存在多锁嵌套风险？ |
决定是否使用锁顺序约定或std::scoped_lock |
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6. 设计模式与编程范式
| 主要考量 |
具体问题 |
设计决策影响 |
| 模式适用性 |
是否需要单例、工厂、观察者等模式？ |
决定类的结构和交互方式 |
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| RAII |
是否需要资源自动管理（如文件句柄、内存）？ |
决定是否在构造函数/析构函数中分配释放资源 |
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| 函数式编程 |
是否需要高阶函数或回调？ |
决定是否使用std::function或Lambda表达式 |
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7. 性能与内存管理
| 主要考量 |
具体问题 |
设计决策影响 |
| 内存分配 |
是否需要频繁动态内存分配？ |
决定是否使用对象池或预分配策略 |
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| 内联优化 |
是否需要对短小函数内联？ |
决定是否使用inline关键字 |
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| 拷贝开销 |
是否需要避免深拷贝？ |
决定是否实现移动语义（std::move）或使用引用计数 |
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8. 错误处理与健壮性
| 主要考量 |
具体问题 |
设计决策影响 |
| 异常机制 |
是否使用异常？还是返回错误码？ |
决定是否用try/catch或std::optional |
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| 输入验证 |
是否需要对参数合法性检查？ |
决定是否在方法入口添加断言（assert）或异常 |
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| 资源泄漏 |
是否确保所有资源都能释放？ |
决定是否使用RAII或智能指针 |
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9. 可扩展性与维护性
| 主要考量 |
具体问题 |
设计决策影响 |
| 接口稳定性 |
接口是否可能变动？ |
决定是否使用Pimpl模式隐藏实现细节 |
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| 模块化 |
是否易于拆分模块或插件？ |
决定是否使用动态库（DLL/SO）或头文件分离 |
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| 文档与测试 |
是否需要生成API文档？是否支持单元测试？ |
决定是否使用Doxygen注释或测试框架（如Google Test） |
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使用说明
- 逐项检查：根据项目需求，对每个维度的具体问题回答"是/否/部分需要"。
- 权衡优先级：例如，性能需求可能要求牺牲部分封装性（如直接访问成员变量）。
- 组合技术 ：如需要高性能+线程安全，可能同时使用
atomic和移动语义。
通过此表，可以系统化地设计出高内聚、低耦合、可扩展且高效的C++程序。