高质量C /C编程指南--第10章类的继承与组合

高质量C /C编程指南 -- 第10章 类的继承与组合


作者: 林锐 博士


第10章 类的继承与组合


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。所以面向对象设计的重点是类的设计，而不是对象的设计。

对于C 程序而言，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。本章仅仅论述“继承”（Inheritance）和“组合”（Composition）的概念。

注意，当前面向对象技术的应用热点是COM和CORBA，这些内容超出了C 教材的范畴，请阅读COM和CORBA相关论著。

10.1 继承
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。例如：

class A

{

public:

void Func1(void);

void Func2(void);

};



class B : public A

{

public:

void Func3(void);

void Func4(void);

};



main()

{

B b;

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”。我们应当给“继承”立一些使用规则。



l 【规则10-1-1】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的功能和属性。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。

l 【规则10-1-2】若在逻辑上B是A的“一种”（a kind of ），则允许B继承A的功能和属性。例如男人（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。

class Human

{

…

};

class Man : public Human

{

…

};

class Boy : public Man

{

…

};



u 注意事项

【规则10-1-2】看起来很简单，但是实际应用时可能会有意外，继承的概念在程序世界与现实世界并不完全相同。

例如从生物学角度讲，鸵鸟（Ostrich）是鸟（Bird）的一种，按理说类Ostrich应该可以从类Bird派生。但是鸵鸟不能飞，那么Ostrich::Fly是什么东西？

class Bird

{

public:

virtual void Fly(void);

…

};



class Ostrich : public Bird

{

…

};



例如从数学角度讲，圆（Circle）是一种特殊的椭圆（Ellipse），按理说类Circle应该可以从类Ellipse派生。但是椭圆有长轴和短轴，如果圆继承了椭圆的长轴和短轴，岂非画蛇添足？

所以更加严格的继承规则应当是：若在逻辑上B是A的“一种”，并且A的所有功能和属性对B而言都有意义，则允许B继承A的功能和属性。

10.2 组合
l 【规则10-2-1】若在逻辑上A是B的“一部分”（a part of），则不允许B从A派生，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。如示例10-2-1所示。



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，虽然代码冗长。

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;

};


示例10-2-1 Head由Eye、Nose、Mouth、Ear组合而成



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。示例10-2-2十分简短并且运行正确，但是这种设计方法却是不对的。



// 功能正确并且代码简洁，但是设计方法不对。

class Head : public Eye, public Nose, public Mouth, public Ear

{

};


示例10-2-2 Head从Eye、Nose、Mouth、Ear派生而成



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。

很多程序员经不起“继承”的诱惑而犯下设计错误。“运行正确”的程序不见得是高质量的程序，此处就是一个例证。

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