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C 面向对象程式设计的重要概念

2008-02-23 05:04:28来源：互联网阅读 ()

类和对象

　　对象（Object）是类（Class）的一个实例（Instance）。假如将对象比作房子，那么类就是房子的设计图纸。所以面向对象程式设计的重点是类的设计，而不是对象的设计。类能够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、受保护的或是私有的。

　　这样能够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，而隐藏其他一切内容。我们不能够滥用类的封装功能，不要把他当成火锅，什么东西都往里扔。

　　类的设计是以数据为中央，还是以行为为中央？

　　主张“以数据为中央”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“以行为为中央”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。

　　很多C 教课书主张在设计类时“以数据为中央”。我坚持并且建议读者在设计类时“以行为为中央”，即首先考虑类应该提供什么样的函数。Microsoft 公司的COM 规范的核心是接口设计，COM 的接口就相当于类的公有函数[Rogerson 1999]。在程式设计方面，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。因为有些程式员搞不清楚“继承”（Inheritance）、“组合”（Composition）、“多态”（ Polymorphism）这些概念。

　　继承和组合

　　假如A 是基类，B 是A 的派生类，那么B 将继承A 的数据和函数。示例程式如下：

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();
}

　　这个简单的示例程式说明了一个事实：C 的“继承”特性能够提高程式的可复用性。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、假如类A 和类B 毫不相关，不能够为了使B 的功能更多些而让B 继承A 的功能。

　　不要觉得“不吃白不吃”，让一个好端端的健壮青年无缘无故地吃人参补身体。

　　二、假如类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 能够从类Human 派生，类Boy 能够从类Man 派生。示例程式如下：

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和其他东西组合出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。示例程式如下：

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，冗长的程式

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;
};

假如允许Head 从Eye、Nose、Mouth、Ear 派生而成，那么Head 将自动具备Look、Smell、Eat、Listen 这些功能：

// 错误的设计

class Head : public Eye, public Nose, public Mouth, public Ear
{
};

　　上述程式十分简短并且运行正确，但是这种设计却是错误的。很多程式员经不起“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，您知道为什么吗？

　　因为母鸡下了鸭蛋。