《软件工程思想》第41章

序设计。就象挤掉牙膏卖牙膏皮那样，真是暴殄天物呀。
人们不懂拼音也会讲普通话，如果懂得拼音则会把普通话讲得更好。不懂面向对象程序设计也可以用C＋＋编程，如果懂得面向对象程序设计则会把C＋＋程序编得更好。本节讲述三个非常基础的概念：“类与对象”、“继承与组合”、“虚函数与多态”。理解这些概念，有助于提高程序的质量，特别是提高“可复用性”与“可扩充性”。
6。1。1　类与对象
对象（Object）是类（Class）的一个实例（Instance）。如果将对象比作房子，那么类就是房子的设计图纸。所以面向对象程序设计的重点是类的设计，而不是对象的设计。
类可以将数据和函数封装在一起，其中函数表示了类的行为（或称服务）。类提供关键字public、protected和private用于声明哪些数据和函数是公有的、受保护的或者是私有的。这样可以达到信息隐藏的目的，即让类仅仅公开必须要让外界知道的内容，而隐藏其它一切内容（参见5。2。1节“信息隐藏”）。我们不可以滥用类的封装功能，不要把它当成火锅，什么东西都往里扔。
类的设计是以数据为中心，还是以行为为中心？
主张“以数据为中心”的那一派人关注类的内部数据结构，他们习惯上将private类型的数据写在前面，而将public类型的函数写在后面，如表8。1（a）所示。
主张“以行为为中心”的那一派人关注类应该提供什么样的服务和接口，他们习惯上将public类型的函数写在前面，而将private类型的数据写在后面，如表8。1（b）所示。
Class　A
｛
private：
int i；　j；
float x；　y；
…
public：
void　Func1（void）；
void　Func2（void）；
…
｝
class　A
｛
public：
void　Func1（void）；
void　Func2（void）；
…
private：
int i；　j；
float x；　y；
…
｝
表8。1（a）　以数据为中心的书写风格 表8。1（b）以行为为中心的书写风格
很多C＋＋教课书主张在设计类时“以数据为中心”。我坚持并且建议读者在设计类时“以行为为中心”，即首先考虑类应该提供什么样的函数。Microsoft　公司的规范的核心是接口设计，的接口就相当于类的公有函数＇Rogerson　1999＇。在程序设计方面，咱们不要怀疑Microsoft公司的风格。
设计孤立的类是比较容易的，难的是正确设计基类及其派生类。因为有些程序员搞不清楚“继承”（Inheritance）、“组合”（position）、“多态”（　Polymorphism）这些概念。
6。1。2　继承与组合
如果A是基类，B是A的派生类，那么B将继承A的数据和函数。示例程序如下：
class　A
｛
public：
void Func1（void）；
void Func2（void）；
｝；
class　B　：　public　A
｛
public：
void Func3（void）；
void Func4（void）；
｝；
//　Example
main（）
｛
B b；//　B的一个对象
b。Func1（）；//　B从A继承了函数Func1
b。Func2（）；//　B从A继承了函数Func2
b。Func3（）；
b。Func4（）；
｝
这个简单的示例程序说明了一个事实：C＋＋的“继承”特性可以提高程序的可复用性。正因为“继承”太有用、太容易用，才要防止乱用“继承”。我们要给“继承”立一些使用规则：
一、如果类A和类B毫不相关，不可以为了使B的功能更多些而让B继承A的功能。不要觉得“白吃白不吃”，让一个好端端的健壮青年无缘无故地吃人参补身体。
二、如果类B有必要使用A的功能，则要分两种情况考虑：
（1）若在逻辑上B是A的“一种”（a　kind　of　），则允许B继承A的功能。如男人（Man）是人（Human）的一种，男孩（Boy）是男人的一种。那么类Man可以从类Human派生，类Boy可以从类Man派生。示例程序如下：
class　Human
｛
…
｝；
class　Man　：　public　Human
｛
…
｝；
class　Boy　：　public　Man
｛
…
｝；
（2）若在逻辑上A是B的“一部分”（a　part　of），则不允许B继承A的功能，而是要用A和其它东西组合出B。例如眼（Eye）、鼻（Nose）、口（Mouth）、耳（Ear）是头（Head）的一部分，所以类Head应该由类Eye、Nose、Mouth、Ear组合而成，不是派生而成。示例程序如下：
class　Eye
｛
public：
void Look（void）；
｝；
class　Nose
｛
public：
void Smell（void）；
｝；
class　Mouth
｛
public：
void Eat（void）；
｝；
class　Ear
｛
public：
void Listen（void）；
｝；
//　正确的设计，冗长的程序
class　Head
｛
public：
void　Look（void）｛ m_eye。Look（）； ｝
void　Smell（void）｛ m_nose。Smell（）； ｝
void　Eat（void）｛ m_mouth。Eat（）； ｝
void　Listen（void）｛ m_ear。Listen（）； ｝
private：
Eye m_eye；
Nose m_nose；
Mouth m_mouth；
Ear m_ear；
｝；
如果允许Head从Eye、Nose、Mouth、Ear派生而成，那么Head将自动具有Look、　Smell、Eat、Listen这些功能：
//　错误的设计
class　Head　：　public　Eye；　public　Nose；　public　Mouth；　public　Ear
｛
｝；
上述程序十分简短并且运行正确，但是这种设计却是错误的。很多程序员经不起“继承”的诱惑而犯下设计错误。
一只公鸡使劲地追打一只刚下了蛋的母鸡，你知道为什么吗？
因为母鸡下了鸭蛋。
本书3。3节讲过“运行正确”的程序不见得就是高质量的程序，此处就是一个例证。＇奇。ｃom书＇
6。1。3　虚函数与多态
除了继承外，C＋＋的另一个优良特性是支持多态，即允许将派生类的对象当作基类的对象使用。如果A是基类，B和C是A的派生类，多态函数Test的参数是A的指针。那么Test函数可以引用A、B、C的对象。示例程序如下：
class　A
｛
public：
void Func1（void）；
｝；
void　Test（A　*a）
｛
a…》Func1（）；
｝
class　B　：　public　A
｛
…
｝；
class　C　：　public　A
｛
…
｝；
//　Example
main（）
｛
A a；
B b；
C c；
Test（&a）；
Test（&b）；
Test（&c）；
｝；
以上程序看不出“多态”有什么价值，加上虚函数和抽象基类后，“多态”的威力就显示出来了。
C＋＋用关键字virtual来声明一个函数为虚函数，派生类的虚函数将覆盖（override）基类对应的虚函数的功能。示例程序如下：
class　A
｛
public：
virtual　void Func1（void）｛　coutFunc1（）；
｝
class　B　：　public　A
｛
public：
virtual　void Func1（void）｛　cout