不是抽象類別的基類不是好基類

開宗明義：不是抽象類別的基類不是好基類。為什麼這麼說？

 

基類和衍生類別的關係有如下幾種：

基類可以是具體類、虛類和抽象類別三種，對衍生類別沒有要求。其中具體類是沒有虛函數的類，其所有方法都提供了具體實現；衍生類別方法如果和基類方法同名，則衍生類別方法隱藏（overwrite）了基類方法。虛類是包含虛函數的類，所有方法都提供具體實現；衍生類別如果要提供不同於基類虛方法的實現，則在衍生類別中提供同名方法，該方法將覆蓋（override）基類虛方法。抽象類別是包含抽象方法（或稱為純虛方法）的類，抽象方法不提供具體實現，抽象類別只用於表示概念，不能直接構造抽象類別的對象，抽象類別的極端化就是“介面”。

 

首先，從語義上理解。

衍生類別和基類一定要滿足“is-a”關係，即衍生類別和基類有類屬關係，或者說衍生類別是基類的一種具體化。基類表示某種概念，衍生類別表示該概念下的某類具體事物。

讓一個類繼承自另一個具體類明顯是不合理的，即使他們表示的概念很相近，或者他們的關係很緊密，這相當於說事物A是一種事物B。比如讓直升機繼承自固定翼飛機，明顯，直升機並不是一種固定翼飛機，雖然它們有“fly”這個方法。正確的抽象方式是，提取出飛機這個概念作為基類，然後讓直升機和固定翼飛機都從基類飛機繼承。

讓衍生類別從虛類繼承也是不合理的，卻是常見的錯誤思路，在很多OOP入門教材上用濫了的例子。即，虛基類提供預設實現，如果衍生類別的行為和基類不同，則在衍生類別中覆蓋基類虛方法。

其實，由於虛基類提供了所有方法的實現，說明虛基類並不虛，是一個表示具體事物的具體類。在語義上的問題，同樣可以用前述例子來說明。

 

其次，從程式設計角度理解。

讓衍生類別繼承自具體基類的動機在於，衍生類別的某些行為和具體基類相同，衍生類別想要重用基類的這部分代碼。而在另一些行為上衍生類別和基類又有差別，於是在衍生類別實現了和基類同名的方法（為了保持介面一致，所以同名）來定義自己的行為。從虛基類獲得衍生類別的動機同上，同時還享受了多態性的好處。

但是上述方式的問題在於：

1、沒有遵循“依賴倒置”原則，應對變化的能力不足。OO設計裡的一條重要原則就是：針對抽象編程，而不是針對具體對象編程，這條原則也叫做“依賴倒置”原則。基類充當了類繼承樹和外部世界之間的介面角色，使用者通過基類介面使用這個類繼承樹。如果用具體基類或虛基類作為介面，當類繼承樹內部發生變化時，就會影響到使用者代碼，可能要求使用者代碼修改或者重新編譯。

2、可能造成代碼重複。假設衍生類別重新實現了基類的方法foo，其他方法都相同。如果衍生類別::foo的實現和基類::foo完全不同，正說明了衍生類別和基類並沒有類屬關係，而是在概念上和基類處於同一層次的另一事物。如果衍生類別::foo的實現和基類::foo相似，只是細節不同，那麼它們中必然存在大量實現相同功能的代碼，這違反了同一份資料或代碼只出現一次的要求，正是bug的主要來源之一；解決方案是提取出抽象類別，運用模板方法（template
method）模式。

還是以飛機的例子來說明。

方案一，直升機和固定翼飛機的飛行方式完全不同，所以直升機::fly需要完全重新改寫固定翼飛機::fly，在概念和實現上都是urgly的。於是有方案二：

方案二，提取抽象類別飛機，定義抽象方法fly，然後在其衍生類別固定翼飛機和直升機中分別實現fly方法。

現在變化來了，要將陸基戰鬥機和艦載戰鬥機加入這個體繫結構中。我們知道，陸基和艦載飛機在在空中的飛行方式是一樣的，不同的是艦載機在起飛和降落時有特殊要求。這意味著，陸基戰鬥機和艦載戰鬥機可以重用固定翼飛機::fly方法的大部分代碼。

方案三，運用模板方法模式，將飛機起飛方式作為抽象方法，將固定翼飛機提取為抽象類別，在陸基戰鬥機和艦載戰鬥機中分別實現起飛方法。飛機類和固定翼飛機類都成為了抽象類別。

那麼，如果按照從具體基類或虛基類發展類繼承體系的思路，最後將會得到什麼樣的設計呢？很可能是下面這樣的。

固定翼飛機::fly實現陸基飛行方法；艦載戰鬥機::fly實現copy固定翼飛機::fly的大部分代碼，然後添加艦載起飛方式；直升機::fly完全重寫fly方法。它還是可以工作的，不過概念不清，可擴充性差。

 

 

結論：

1、如果以具體類或者虛類作為基類，說明抽象得還不夠，概念沒理清，物件模型需要進一步分析，提取出抽象基類。

2、如果基類和衍生類別的同名方法實現完全不同，則將此同名方法作為抽象類別的抽象方法；如果上述同名方法實現部分相似，則運用模板方法模式設計。

 

最終得到的類繼承樹中，所有的葉子節點都是且僅是具體類，根節點和所有中間節點都是且僅是抽象類別。如：

 

不是抽象類別的基類不是好基類！

本文來自liudows部落格。