修練8年C++面向對象程序設計之體會(上)

2019-11-17 05:50:05

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

六年前，我剛熱戀“面向對象”（Object-Oriented）時，一口氣記住了近十個定義。六年后，我從幾十萬行程序中滾爬出來預備寫點心得體會時，卻無法解釋什么是“面向對象”，就象說不清楚什么是數學那樣。軟件工程中的時髦術語“面向對象分析”和“面向對象設計”，通常是針對“需求分析”和“系統設計”環節的。“面向對象”有幾大學派，就象如來佛、上帝和真主用各自的方式定義了這個世界，并留下一堆經書來解釋這個世界。有些學者建議這樣找“對象”：分析一個句子的語法，找出名詞和動詞，名詞就是對象，動詞則是對象的方法（即函數）。　　當年國民黨的文人為了對抗毛澤東的《沁園春·雪》，特意請清朝遺老們寫了一些對仗工整的詩，請蔣介石過目。老蔣看了氣得大罵：“娘希匹，全都有一股棺材里腐尸的氣味。”我看了幾千頁的軟件工程資料，終于發現自己有些“弱智”，無法理解“面向對象”的理論，同時醒悟到“編程是硬道理。”　　面向對象程序設計語言很多，如Smalltalk、Ada、Eiffel、Object Pascal、Visual Basic、C++等等。C++語言最討人喜歡，因為它兼容C 語言，并且具備C 語言的性能。近幾年，一種叫java 的純面向對象語言紅極一時，不少人叫喊著要用Java 革C++的命。我認為Java 好比是C++的外甥，雖然不是直接遺傳的，但也幾分象樣。外甥在舅舅身上玩耍時灑了一泡尿，倆人不該為此而爭吵。　　關于C++程序設計的書藉非常多，本章不講C++的語法，只講一些小小的編程道理。假如我能早幾年明白這些小道理，就可以大大改善數十萬行程序的質量了。1. C++面向對象程序設計的重要概念　　早期革命影片里有這樣一個角色，他說：“我是黨代表，我代表黨，我就是黨。”后來他給同志們帶來了災難。　　會用C++的程序員一定懂得面向對象程序設計嗎？　　不會用C++的程序員一定不懂得面向對象程序設計嗎？　　兩者都未必。就象壞蛋入黨后未必能成為好人，好人不入黨未必變成壞蛋那樣。　　我不怕觸犯眾怒地說句大話：“C++沒有高手，C 語言才有高手。”在用C 和C++編程8年之后，我深深地遺憾自己不是C 語言的高手，更遺憾沒有人點撥我如何進行面向對象程序設計。我和很多C++程序員一樣，在享用到C++語法的好處時便以為自己已經明白了面向對象程序設計。就象擠掉牙膏賣牙膏皮那樣，真是暴殄天物呀。　　人們不懂拼音也會講普通話，假如懂得拼音則會把普通話講得更好。不懂面向對象程序設計也可以用C++編程，假如懂得面向對象程序設計則會把C++程序編得更好。本節講述三個非常基礎的概念：“類與對象”、“繼續與組合”、“虛函數與多態”。理解這些概念，有助于提高程序的質量，非凡是提高“可復用性”與“可擴充性”。1.1 類與對象　　對象（Object）是類（Class）的一個實例（Instance）。假如將對象比作房子，那么類就是房子的設計圖紙。所以面向對象程序設計的重點是類的設計，而不是對象的設計。類可以將數據和函數封裝在一起，其中函數表示了類的行為（或稱服務）。類提供要害字public、PRotected 和private 用于聲明哪些數據和函數是公有的、受保護的或者是私有的。　　這樣可以達到信息隱藏的目的，即讓類僅僅公開必須要讓外界知道的內容，而隱藏其它一切內容。我們不可以濫用類的封裝功能，不要把它當成火鍋，什么東西都往里扔。　　類的設計是以數據為中心，還是以行為為中心？　　主張“以數據為中心”的那一派人關注類的內部數據結構，他們習慣上將private 類型的數據寫在前面，而將public 類型的函數寫在后面，如表8.1(a)所示。　　主張“以行為為中心”的那一派人關注類應該提供什么樣的服務和接口，他們習慣上將public 類型的函數寫在前面，而將private 類型的數據寫在后面，如表8.1(b)所示。

　　很多C++教課書主張在設計類時“以數據為中心”。我堅持并且建議讀者在設計類時“以行為為中心”，即首先考慮類應該提供什么樣的函數。Microsoft 公司的COM 規范的核心是接口設計，COM 的接口就相當于類的公有函數[Rogerson 1999]。在程序設計方面，咱們不要懷疑Microsoft 公司的風格。　　設計孤立的類是比較輕易的，難的是正確設計基類及其派生類。因為有些程序員搞不清楚“繼續”（Inheritance）、“組合”（Composition）、“多態”（ Polymorphism）這些概念。1.2 繼續與組合　　假如A 是基類，B 是A 的派生類，那么B 將繼續A 的數據和函數。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的一個對象
b.Func1(); // B 從A 繼續了函數Func1
b.Func2(); // B 從A 繼續了函數Func2
b.Func3();
b.Func4();
}　　這個簡單的示例程序說明了一個事實：C++的“繼續”特性可以提高程序的可復用性。正因為“繼續”太有用、太輕易用，才要防止亂用“繼續”。我們要給“繼續”立一些使用規則：　　一、假如類A 和類B 毫不相關，不可以為了使B 的功能更多些而讓B 繼續A 的功能。　　不要覺得“不吃白不吃”，讓一個好端端的健壯青年無緣無故地吃人參補身體。　　二、假如類B 有必要使用A 的功能，則要分兩種情況考慮：　　（1）若在邏輯上B 是A 的“一種”（a kind of ），則答應B 繼續A 的功能。如男人（Man）是人（Human）的一種，男孩（Boy）是男人的一種。那么類Man 可以從類Human 派生，類Boy 可以從類Man 派生。示例程序如下：class Human

{
…
};
class Man : public Human
{
…
};
class Boy : public Man
{
…
};　　（2）若在邏輯上A 是B 的“一部分”（a part of），則不答應B 繼續A 的功能，而是要用A和其它東西組合出B。例如眼（Eye）、鼻（Nose）、口（Mouth）、耳（Ear）是頭（Head）的一部分，所以類Head 應該由類Eye、Nose、Mouth、Ear 組合而成，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);
};
// 正確的設計，冗長的程序
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;
};　　假如答應Head 從Eye、Nose、Mouth、Ear 派生而成，那么Head 將自動具有Look、Smell、Eat、Listen 這些功能：// 錯誤的設計
class Head : public Eye, public Nose, public Mouth, public Ear
{
};　　上述程序十分簡短并且運行正確，但是這種設計卻是錯誤的。很多程序員經不起“繼續”的誘惑而犯下設計錯誤。　　一只公雞使勁地追打一只剛下了蛋的母雞，你知道為什么嗎？　　因為母雞下了鴨蛋。　　本書3.3 節講過“運行正確”的程序不見得就是高質量的程序，此處就是一個例證。

上一篇：修練8年C++面向對象程序設計之體會(下)

下一篇：只需一分鐘！設計漂亮的程序界面