软件工程思想

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。
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。[奇sjtxt.ｃom书]
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。