高品質C++/C編程指南 – 第10章 類的繼承與組合

第10章 類的繼承與組合   對象（Object）是類（Class）的一個執行個體（Instance）。如果將對象比作房子，那麼類就是房子的設計圖紙。所以物件導向設計的重點是類的設計，而不是對象的設計。 對於C++程式而言，設計孤立的類是比較容易的，難的是正確設計基類及其衍生類別。本章僅僅論述“繼承”（Inheritance）和“組合”（Composition）的概念。 注意，當前物件導向技術的應用熱點是COM和CORBA，這些內容超出了C++教材的範疇，請閱讀COM和CORBA相關論著。 10.1 繼承 如果A是基類，B是A的衍生類別，那麼B將繼承A的資料和函數。例如：        class A {   public:               void  Func1(void);               void  Func2(void); }; class B : public A {   public:               void  Func3(void);               void  Func4(void); };        main() {               B  b;                                   b.Func1();              // B從A繼承了函數Func1               b.Func2();              // B從A繼承了函數Func2               b.Func3();               b.Func4(); }   這個簡單的樣本程式說明了一個事實：C++的“繼承”特性可以提高程式的可複用性。正因為“繼承”太有用、太容易用，才要防止亂用“繼承”。我們應當給“繼承”立一些使用規則。 【規則10-1-1】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的功能和屬性。不要覺得“白吃白不吃”，讓一個好端端的健壯青年無緣無故地吃人蔘補身體。 【規則10-1-2】若在邏輯上B是A的“一種”（a kind of ），則允許B繼承A的功能 和屬性。例如男人（Man）是人（Human）的一種，男孩（Boy）是男人的一種。那麼類Man可以從類Human派生，類Boy可以從類Man派生。          class Human {                   … };          class Man : public Human {                   … };          class Boy : public Man {                   … }; *     注意事項 【規則10-1-2】看起來很簡單，但是實際應用時可能會有意外，繼承的概念在程式世界與現實世界並不完全相同。例如從生物學角度講，鴕鳥（Ostrich）是鳥（Bird）的一種，按理說類Ostrich應該可以從類Bird派生。但是鴕鳥不能飛，那麼Ostrich::Fly是什麼東西？ class Bird { public:           virtual void Fly(void); … };   class Ostrich : public Bird { … }; 例如從數學角度講，圓（Circle）是一種特殊的橢圓（Ellipse），按理說類Circle應該可以從類Ellipse派生。但是橢圓有長軸和短軸，如果圓繼承了橢圓的長軸和短軸，豈非畫蛇添足？ 所以更加嚴格的繼承規則應當是：若在邏輯上B是A的“一種”，並且A的所有功 能和屬性對B而言都有意義，則允許B繼承A的功能和屬性。 10.2 組合 【規則10-2-1】若在邏輯上A是B的“一部分”（a part of），則不允許B從A派生， 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。如樣本10-2-1所示。   class Eye {   public: void  Look(void);  }; class Mouth { public: void  Eat(void);     }; class Nose { public: void  Smell(void); }; class Ear {   public: void  Listen(void); }; // 正確的設計，雖然代碼冗長。 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; }; 樣本10-2-1 Head由Eye、Nose、Mouth、Ear組合而成 如果允許Head從Eye、Nose、Mouth、Ear派生而成，那麼Head將自動具有Look、 Smell、Eat、Listen這些功能。樣本10-2-2十分簡短並且運行正確，但是這種設計方法卻是不對的。 // 功能正確並且代碼簡潔，但是設計方法不對。 class Head : public Eye, public Nose, public Mouth, public Ear { }; 樣本10-2-2  Head從Eye、Nose、Mouth、Ear派生而成   一隻公雞使勁地追打一隻剛下了蛋的母雞，你知道為什麼嗎？ 因為母雞下了鴨蛋。很多程式員經不起“繼承”的誘惑而犯下設計錯誤。“運行正確”的程式不見得是高品質的程式，此處就是一個例證。