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C++面向对象程序设计的重要概念

零点教学网 c++教程 2020-07-11 11:51:43 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。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。




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”(Composition)、“多态”( Polymorphism)这些概念。

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“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、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。

 

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