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”。
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
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。
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
{
…
};
Give me a world ! A beautiful world !