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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。
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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(jīng)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，如果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，如果懂得面向對象程序設計則會把C++程序編得更好。本節(jié)講述三個非常基礎的概念：“類與對象”、“繼承與組合”、“虛函數(shù)與多態(tài)”。理解這些概念，有助于提高程序的質量，特別是提高“可復用性”與“可擴充性”。
一、類與對象
對象（Object）是類（Class）的一個實例（Instance）。如果將對象比作房子，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(shù)據(jù)和函數(shù)封裝在一起，其中函數(shù)表示了類的行為（或稱服務）。類提供關鍵字public、protected 和private 用于聲明哪些數(shù)據(jù)和函數(shù)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(nèi)容，而隱藏其它一切內(nèi)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(shù)據(jù)為中心，還是以行為為中心？
主張“以數(shù)據(jù)為中心”的那一派人關注類的內(nèi)部數(shù)據(jù)結構，他們習慣上將private 類型的數(shù)據(jù)寫在前面，而將public 類型的函數(shù)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(shù)寫在前面，而將private 類型的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)。Microsoft 公司的COM 規(guī)范的核心是接口設計，COM 的接口就相當于類的公有函數(shù)[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容易的，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“繼承”（Inheritance）、“組合”（Composition）、“多態(tài)”（ Polymorphism）這些概念。
二、繼承與組合
如果A 是基類，B 是A 的派生類，那么B 將繼承A 的數(shù)據(jù)和函數(shù)。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 繼承了函數(shù)Func1
- b.Func2(); // B 從A 繼承了函數(shù)Func2
- b.Func3();
- b.Func4();
- }
這個簡單的示例程序說明了一個事實：C++的“繼承”特性可以提高程序的可復用性。正因為“繼承”太有用、太容易用，才要防止亂用“繼承”。我們要給“繼承”立一些使用規(guī)則：
一、如果類A 和類B 毫不相關，不可以為了使B 的功能更多些而讓B 繼承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、如果類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 ），則允許B 繼承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），則不允許B 繼承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;
- };
如果允許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(jīng)不起“繼承”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(jié)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。
三、 虛函數(shù)與多態(tài)
除了繼承外，C++的另一個優(yōu)良特性是支持多態(tài)，即允許將派生類的對象當作基類的對象使用。如果A 是基類，B 和C 是A 的派生類，多態(tài)函數(shù)Test 的參數(shù)是A 的 指針。那么Test 函數(shù)可以引用A、B、C 的對象。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“多態(tài)”有什么價值，加上虛函數(shù)和抽象基類后，“多態(tài)”的威力就顯示出來了。
C++用關鍵字virtual 來聲明一個函數(shù)為虛函數(shù)，派生類的虛函數(shù)將（override）基類對應的虛函數(shù)的功能。示例程序如下：
- class A
- {
- public:
- virtual void Func1(void){ cout<< “This is A::Func1 \n”}
- };
- void Test(A *a)
- {
- a->Func1();
- }
- class B : public A
- {
- public:
- virtual void Func1(void){ cout<< “This is B::Func1 \n”}
- };
- class C : public A
- {
- public:
- virtual void Func1(void){ cout<< “This is C::Func1 \n”}
- };
- // Example
- main()
- {
- A a;
- B b;
- C c;
- Test(&a); // 輸出This is A::Func1
- Test(&b); // 輸出This is B::Func1
- Test(&c); // 輸出This is C::Func1
- };
如果基類A 定義如下：
- class A
- {
- public:
- virtual void Func1(void)=0;
- };
那么函數(shù)Func1 叫作純虛函數(shù)，含有純虛函數(shù)的類叫作抽象基類。抽象基類只管定義純虛函數(shù)的形式，具體的功能由派生類實現(xiàn)。
結合“抽象基類”和“多態(tài)”有如下突出優(yōu)點：
（1）應用程序不必為每一個派生類編寫功能調用，只需要對抽象基類進行處理即可。這一
招叫“以不變應萬變”，可以大大提高程序的可復用性（這是接口設計的復用，而不是代碼實現(xiàn)的復用）。
（2）派生類的功能可以被基類指針引用，這叫向后兼容，可以提高程序的可擴充性和可維護性。以前寫的程序可以被將來寫的程序調用不足為奇，但是將來寫的程序可以被以前寫的程序調用那可了不起 。
網(wǎng)站名稱：C++新手之C++面向對象程序設計的重要概念
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