高效实施重构
当我们熟练掌握了重构技术后，还不能就此说自己在实践中已经可以安全而高效地实施重构了! 因为落到真正的工程实践环境，安全和高效的重构过程还需要好用的IDE工具，成熟的自动化测试套件，快速高效的开发构建环境，以及良好的编码习惯来支撑.
本节以C/C++语言为例，总结了一些和高效重构相关的语法及工程实践方面的关注点，这些点同样可以供别的编程语言参考。
语言相关
不同编程语言的设计和发展历程不同，导致语法层面有些方面对重构非常友好，但也都有不利于开展重构的语法特性。例如C++，由于它语法相对复杂，导致业界对C++的自动化重构工具支持一直非常不理想，很多重构到目前为止只能手工进行。重构工具对编程语言的支持，其中一个重要的点在于对代码引用点分析查找的可靠性。 C++中有很多语法会干扰到这一分析，导致难以进行自动化重构.
C++中会让重构难以进行的语法包含以下:
- 宏
- 指针
- 函数重载
- 操作符重载
- 默认参数
- 类型强转
- 隐式转换
- 友元
- 模板
还有一些不合理的编码规范，也会阻碍到重构的进行，例如
- 匈牙利命名
- 函数单一出口
- 大而全的common头文件
- ...
上述语法或者规范不仅会让自动化重构难以进行，也会干扰到手动重构. 对于不好的编码规范要及时摒弃! 对于会妨碍重构的语言元素要慎重使用，最好保持其影响在一定范围内，缩小重构时查找引用不确定性的范围.
当然C++语言中也有一些语法非常有利于重构，例如:
const- 访问限制修饰符
private，protected - 匿名
namespace - 局部变量延迟定义
这些语言元素有些会让代码语义更明确，有些会限制代码元素的可见度，缩小引用查找范围. 对于这些语言元素在开发中尽可能多的去使用，可以让重构变得更加容易.
最后，保持好的编码习惯，例如一开始就不要将文件\类\函数搞得过大，尽可能多的对外隐藏细节，对复杂语法的使用保持慎重态度，这样每次重构的成本都会小很多.
自动化测试
重构的安全性依赖于快速的自验证测试用例。基本每种编程语言都有对应的xUnit测试套件，可以对软件进行自动化测试用例的开发和执行.
针对C++，可供选择的xUnit套件有Gtest，Testngpp，CppUnit，CXXTest以及Boost Test等。目前最多人使用的应该是Gtest，由于使用广泛所以非常成熟，支持跨平台，方便简单容易上手，提供了丰富的断言机制和成熟的用例管理. 当然Gtest也有其问题，主要是测试注册机制不够优雅导致限制过多，测试用例运行期不能隔离导致互相影响，测试工程的组织不能模块化导致单元测试不能显示化物理依赖，无法低成本完成测试依赖文件的物理替换. 而Testngpp和Gtest一样跨平台，断言丰富，用例管理成熟.。它最大的强大之处是支持沙盒模式，测试用例运行期间互相隔离，不会彼此影响. 另外，Testngpp支持模块化管理测试工程，支持方便的对测试依赖文件进行物理替换，这一特性对于没有虚接口情况下的mock非常实用. 但是由于Testngpp的强大，也导致了它某些情况下不如Gtest方便使用，受众相对小，文档也不全面。
在使用xUnit的同时再能结合一款合适的Mock框架，可以大大降低单元测试的成本。对于C++目前最好用Mock框架是Mockcpp。事实上mock技术在测试中经常容易被滥用，导致编写过多的面向行为的脆弱测试用例. 其实在测试中直接打桩进行状态验证成本并不高，所以现今我已经很少使用mock工具了。但是学会一款mock工具留着在适合的时候偶尔使用一下也是不错的.
关于C/C++语言中如何做好自动化测试以及挑选合适的测试框架，可以参考这篇文章："C/C++如何做好单元测试"。
最后，我们都知道重构需要自动化测试的支持! 但是并不是没有自动化测试，重构就不能开展! 有些历史遗留代码，一开始很难加进去测试，必须要先着手修改，才能逐渐添加测试. 这时起步需要的就是对安全小步的重构手法的熟练掌握，以及利用原有手工测试进行安全保证. 当对软件进行修改从而可以添加自动化测试后，重构慢慢就上轨道了.
IDE
为了提高重构效率，我们需要一款智能的IDE。它需要支持基本的自动化重构，能够高效准确的搜索到代码的引用点，支持良好的面向对象风格代码浏览，高效流畅地快捷键...
对于Java来说无论eclipse或者IntelliJ IDEA都相当不错，而对于类似C/C++这样相对复杂的静态语言，或者动态脚本语言，都相对难找到一款高效好用的全面支持自动化重构的IDE。
对于C++ IDE，这里做以下对比和推荐:
-
Visual studio C++
自身的重构工具并不完善，但是加上番茄小助手就很不错了.支持自动重命名，自动提取函数，重命名类还会自动把类的头文件和所有的#include点的文件名都做一修改.最大的缺点是不能跨平台，而且耗费机器资源较多。据说从Visual studio 2015以后已经内置了很多重构功能，不过本人没有试过. -
clion
Jetbrains公司出品的跨平台C/C++ IDE，号称要做最强大的C++ IDE. 目前是收费的，免费的只能试用30天。工程构建只支持CMake，另外只能在64位机器上使用。 Clion内置的自动化重构菜单是最强大(支持rename，inline，extract，Pull member up/down ...)。本人试用过1.0版本，比较耗性能，当时用户也还不是特别多。 -
eclipse-cdt
个人使用频率比较高的C++IDE。 最大的好处是支持跨平台. 用eclipse在类的继承引用关系之间跳转非常流畅.。支持简单的重命名，提炼函数，提炼常量等自动化重构.。从luna版本开始支持重命名文件或者移动文件的时候会自动替换所有#include中的路径名. 个人目前最满意的C++ IDE.
关于如何为C/C++语言挑选好用的IDE，具体可以参考"C++ IDE口味谈"和"Effective Eclipse CDT"系列文章。
物理重构
物理设计往往容易被人们忽视，但其实它对软件的易理解性和可维护性也非常重要！ 好的物理设计不仅可以减少物理依赖，还会有利于软件的构建和发布。所以程序员除了掌握一般的代码元素级别的重构，还需要熟悉常见的物理级别的重构，包括文件重命名，文件提炼，文件移动，或者目录结构调整等等。对于C/C++语言，物理重构比较繁琐的地方在于经常需要同步修改makefile或者头文件的#include引用点。
以下以C/C++举例，看看一些和物理重构相关的经验技巧(make相关的见下节):
- 每个文件只包含一个类，并且文件名和类名相同. 这样方便重命名类的时候IDE自动对文件进行重命名.
- 利用IDE提供的自动化重命名或者移动菜单进行文件/目录的重命名或者移动，以便IDE可以对涉及文件的所有
#include引用点进行路径自动替换. - 使用IDE提供的自动化头文件添加功能来添加物理依赖，例如在eclipse中是
ctrl+shift+n - 配置IDE的头文件模板，让自动生成头文件的Include Guard使用Unique Identifier，避免每次头文件重命名后还得要修改Include Guard（见下）. (最新的eclipse mars版本中在Windows -> Preferences -> C/C++ -> Code Style -> Name Style -> Code -> Include Guard 中选择 Unique Identifier，较老版本需要在workspace中修改配置文件，可以自行google修改办法).
// Runtime.h #ifndef HDEA41619_5212_4A92_8A09_3989000E6BAE #define HDEA41619_5212_4A92_8A09_3989000E6BAE struct Runtime { void run(); }; #endif
编译构建
不好的编译构建工程不仅干扰到物理重构，更重要的可能导致编译效率底下从而让重构无法正常开展. 没人愿意在每次构建都要几十分钟到数小时的工程上进行频繁重构. 尤其是对于大型的C/C++工程，需要对其编译构建过程进行持续地分析优化，不断提高版本的编译构建速度。
以下是一些针对C/C++工程的编译构建实践经验:
- makefile中尽可能使用模式规则.自动搜索文件.不要显示使用源文件名，否则每次重命名文件后都得要修改makefile.
- makefile中为预编译目标文件设置规则，不仅有利于解决一些宏展开的问题，更重要的可以快速解决一些头文件包含上的编译难题.
# makefile example ... SRCS += $(abspath($(shell find $(SOURCE_HOME) -name "*.cpp"))) OBJS = $(subst $(SOURCE_HOME)，$(TARGET_HOME)，$(SRCS:.cpp=.o)) ... $(TARGET_HOME)%.i : $(SOURCE_HOME)%.cpp $(CXX) -E -o $@ -c $< $(TARGET_HOME)%.o : $(SOURCE_HOME)%.cpp $(CXX) -o $@ -c $< $(TARGET):$(OBJS) @$(generate-cmd) - makefile采用自底向上组织，保证每个源代码文件单独可编译，每个模块单独可编译. 最终产品版本的构建调用每个模块的makefile生成编译中间产物后进行链接. 不要采用自顶向下传递make参数的makefile工程管理模式，否则每次编译任何一个文件或者模块都要全编译所有代码.
- 尽可能使用并行编译. 在Visual Studio下可以使用IncrediBuild分布式编译工具. 对于make使用
-j选项，并且可以使用distcc来进行分布式编译.另外可以使用ccache来做缓存加速编译。 - 将测试工程的编译构建和真实产品版本的构建分离，测试工程的编译构建可以采用更好的工具:例如cmake，rake等.
- 保证增量编译可用，并且是可靠的.
很多项目虽然有增量编译，但是都不够可靠，尤其是当有头文件删除的时候! 另外每次无论是否有依赖变化，makefile都要重新生成加载.d文件，效率也很低下. 所以大多数时候增量编译功能是关闭的!
《GNU Make项目管理》一书中提供了很多大型工程中make组织的优秀实践，其中有一段对增量编译可靠高效的makefile片段，我将其提炼成了一段make函数，见下面，大家可以使用.
# make_depend.mak
# this file implement the makefile function for dependencies rules
# $(call make-depend，source_file，object-file，depend-file)
define make-depend
mkdir -p $(dir $3);
$(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) -MM $(INCLUDE) $(TARGET_ARCH) $1 > $3.tmp1;
$(SED) 's，\($(notdir $*)\)\.o[ :]*，$2 $3 : ，g' < $3.tmp1 > $3.tmp
$(SED) -e 's/#.*//' \
-e 's/^[^:]*: *//' \
-e 's/ *\\$$//' \
-e '/^$$/ d' \
-e 's/$$/ :/' $3.tmp >> $3.tmp
$(MV) $3.tmp $3
$(RM) $3.tmp1
endef
# should use the make-depend as follow
# %.o: %.c
# $(call make-depend，$<，$@，$(subst .o，.d，$@))
# $(CC) -o $@ $<
后记
作为一名软件技术咨询师，过去些年指导过许多大型软件系统的重构工作。 这篇文章基本上是自己多年工作实践的一些心得，包括对如何高效实施重构的一些精炼和总结。
对于大型的软件重建，无论你的目标架构多么漂亮，最终还必须是一行一行的代码修改。如何安全可靠并且高效地修改代码，必然是落地的基本技能！
对于日常开发也是如此， 保持代码符合简单设计是一项日常行为，重构是达成它的唯一方式. 对重构的使用应该融入到代码开发的每时每刻，到最后不必强行区分是在开发还是重构，就像《重构》的序言中所说"变得像空气和水一样普通". 希望每个学习重构的同学都能体会到这种感觉!
千里之行，始于足下！
