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软件工程思想-第11部分

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要用Java革C++的命。我认为Java好比是C++的外甥,虽然不是直接遗传的,但也几分象样。外甥在舅舅身上玩耍时洒了一泡尿,俩人不该为此而争吵。
  关于C++程序设计的书藉非常多,本章不讲C++的语法,只讲一些小小的编程道理。如果我能早几年明白这些小道理,就可以大大改善数十万行程序的质量了。

6。1  C++面向对象程序设计的重要概念

  早期革命影片里有这样一个角色,他说:“我是党代表,我代表党,我就是党。”后来他给同志们带来了灾难。
  会用C++的程序员一定懂得面向对象程序设计吗?
  不会用C++的程序员一定不懂得面向对象程序设计吗?
  两者都未必。就象坏蛋入党后未必能成为好人,好人不入党未必变成坏蛋那样。
  我不怕触犯众怒地说句大话:“C++没有高手,C语言才有高手。”在用C和C++编程8年之后,我深深地遗憾自己不是C语言的高手,更遗憾没有人点拨我如何进行面向对象程序设计。我和很多C++程序员一样,在享用到C++语法的好处时便以为自己已经明白了面向对象程序设计。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。

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){ coutFunc();// p是“野指针”,程序出错
  }

6。2。4 使用const
在定义一个常量时,const比 #define更加灵活。用const定义的常量含有数据类型,该常量可以参与逻辑运算。例如:
constint LENGTH = 100;// 
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