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C 箴言：通过composition模拟“has-a”

2008-02-23 05:27:05来源：互联网阅读 ()

　composition（复合）是在 objects of one type（一个类型的对象）包含 objects of another type（另一个类型的对象）时，types（类型）之间的关系。例如：

class Address { ... }; // where someone lives

class PhoneNumber { ... };

class Person {
　public:
　...

　private:
　　std::string name; // composed object
　　Address address; // ditto
　　PhoneNumber voiceNumber; // ditto
　　PhoneNumber faxNumber; // ditto
};

　　此例之中，Person objects（对象）由 string，Address，和 PhoneNumber objects（对象）组成。在程式员中，术语 composition（复合）有很多同义词。他也能够称为 layering，containment，aggregation，和 embedding。

　　《C 箴言：确保公开继承模拟“is-a”》解释了 public inheritance（公有继承）意味着 "is-a"。composition（复合）也有一个含意。实际上，他有两个含意。composition（复合）既意味着 "has-a"（有一个），又意味着 "is-implemented-in-terms-of"（是根据……实现的）。这是因为您要在您的软件中处理两个不同的 domains（领域）。您程式中的一些 objects（对象）对应您所模拟的世界里的东西，例如，people（人），vehicles（交通工具），video frames（视频画面）等等。这样的 objects（对象）是 application domain（应用领域）的部分。另外的 objects（对象）纯粹是 implementation artifacts（实现的产物），例如，buffers（缓冲区），mutexes（互斥体），search trees（搜索树）等等。这些各类 objects（对象）定义应您的软件的 implementation domain（实现领域）。当 composition（复合）发生在 application domain（应用领域）的 objects（对象）之间，他表达一个 has-a（有一个）的关系，当他发生在 implementation domain（实现领域），他表达一个 is-implemented-in-terms-of（是根据……实现的）的关系

　　上面的 Person class（类）示范了 has-a（有一个）的关系。一个 Person object（对象）has a（有一个）名字，一个地址，连同语音和传真电话号码。您不能说一个人 is a（是个）名字或一个人 is an（是个）地址。您能够说一个人 has a（有一个）名字和 has an（有一个）地址。大多数人对此区别不难理解，所以混淆 is-a和 has-a（有一个）之间的角色的情况很少见。

　　is-a和 is-implemented-in-terms-of（是根据……实现的）之间的区别稍微有些棘手。例如，假设您需要一个类的模板来表现相当小的 objects（对象）的 sets，也就是说，排除重复的集合。因为 reuse（复用）是一件受人欢迎的事情，您的第一个直觉就是使用标准库中的 set template（模板）。当您能使用已被写好的东西时，为什么还要写一个新的 template（模板）呢？

　　不幸的是，set 的典型实现导致每个元素三个指针的开销。这是因为 sets 通常被作为 balanced search trees（平衡搜索树）来实现，这允许他们确保 logarithmic-time（对数时间）的 lookups（查找），insertions（插入）和 erasures（删除）。当速度比空间更重要的时候，这是个合理的设计，但是当空间比速度更重要时，对您的程式来说就有问题了。因而，对您来说，标准库的 set 为您提供了不合理的交易。看起来您终究还是要写您自己的 template（模板）。

　　reuse（复用）依然是一件受人欢迎的事情。作为 data structure（数据结构）的专家，您知道实现 sets 的诸多选择，其中一种是使用 linked lists（线性链表）。您也知道标准的 C 库中有一个 list template（模板），所以您决定（复）用他。

　　具体地说，您决定让您的新的 Set template（模板）从 list 继承。也就是说，Set<T> 将从 list<T> 继承。毕竟，在您的实现中，一个 Set object（对象）实际上就是个 list object（对象）。于是，您就像这样声明您的 Set template（模板）：

template<typename T> // the wrong way to use list for Set
class Set: public std::list<T> { ... };

　　在这里，看起来每件事情都很好。但实际上有一个很大的错误。就像《C 箴言：确保公开继承模拟“is-a”》中的解释，假如 D is-a（是个）B，对于 B 成立的每一件事情对 D 也成立。然而，一个 list object（对象）能够包含重复，所以假如值 3051 被插入一个 list<int> 两次，那个 list 将包含 3051 的两个拷贝。和此对照，一个 Set 不能够包含重复，所以假如值 3051 被插入一个 Set<int> 两次，那个 set 只包含该值的一个拷贝。因此一个 Set is-a（是个）list 是不正确的，因为对 list objects（对象）成立的某些事情对 Set objects（对象）不成立。

　　因为这两个 classes（类）之间的关系不是 is-a（是个），public inheritance（公有继承）不是模拟这个关系的正确方法。正确的方法是认识到一个 Set object（对象）能够 be implemented in terms of a list object（是根据一个 list 对象实现的）：

template<class T> // the right way to use list for Set
class Set {
public:
　bool member(const T& item) const;

　void insert(const T& item);
　void remove(const T& item);

　std::size_t size() const;

private:
　std::list<T> rep; // representation for Set data
};

　　Set 的 member functions（成员函数）能够极大程度地依赖 list 和标准库的其他部分已提供的机能，所以只要您熟悉了用 STL 编程的基本方法，实现就很简单了：

template<typename T>
bool Set<T>::member(const T& item) const
{

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