“瑜珈山夜話” —- 閑談“封裝與抽象”

   摘要：封裝和抽象是C++裡面的重要概念，本文試著對此作一下簡單的討論。
     
    封裝是OO的重要特徵，這一點是毫無疑問的，至於算不算的上是OO的三大特徵之一（另外兩個是繼承、多態），目前仍有爭論，我也不想在這個問題上作過多的糾纏。
    什麼是封裝呢？封裝是人們對現實世界中解決問題時，為了進行簡化問題，對研究的對象所採用的一種方法，一種資訊屏蔽技術。例如：打電話的時候，我們只需簡單的按幾個按鈕就可以了，我們沒有必要去瞭解電話內部的線路、網路的串連，這樣一來通過對實現細節的封裝，就使得本身很複雜的問題變得非常簡單，容易操作，並且出錯的幾率大大減小。
    封裝的主要目的就是達到介面和實現的分離。通過封裝，對內我們將實現細節隱藏起來，對外我們則通過介面向客戶提供相應的服務。將介面和實現分離是避免所謂的“漣漪現象”的關鍵（漣漪現象，即“一石激起千層浪”。在軟體開發過程中，經常會出現為了某個目的，修改一個檔案A，結果必須修改與之相關的其他檔案B、C，修改檔案B、C就要修改相關的檔案D、E、F、G，如此迴圈往複，就會造成大規模的修改，最終會以瀑布式擴散到系統的各個地方。就象在湖中央投下了一顆石子，造成整個湖面的波動，“漣漪現象”由此而得名）。
    將介面和實現分離是軟體重複使用的一個手段，其作用主要體現在以下4個方面：
      1、降低了系統內部各個模組之間的耦合，使系統更有彈性。
      2、將軟體中的BUG精確定位到較小的模組，有助於軟體的調試工作。
      3、降低系統的複雜性，使客戶更易理解和使用。
      4、分離造成的簡單性，更有助於軟體的重複使用。
   
    抽象是對象的最簡化的介面，他向客戶提供了所期望的服務。理解抽象的關鍵，在於介面，抽象是對象介面的抽象，對於特定的對象，抽象就是一個明確的介面，對於電話，按鈕就是他的介面（抽象）。
    用好抽象的關鍵在於對所研究問題的深刻理解。設計的比較好的抽象可以把說明從實現中分離出來，通過提供必備的資訊，隱藏起實現的細節，讓客戶以較為安全和客預測的方式使用對象，同時通過降低複雜性，以簡單介面的方式降低學習難度，提高學習效率。
    好的抽象，應該使客戶打消“偷窺”的念頭（不過總是有些人想方設法去窺視具體的實現），按照抽象編程，使得最終的客戶代碼更加的簡單、安全和穩定，在這方面，標準程式庫和各種准標準程式庫做得最為出色。
    一個好的抽象必須提供明確的、完整的、易於理解的說明，依賴抽象編程，實際上就是依賴這些說明進行編程，他比依賴實現編程有很大的優勢：
    1、閱讀說明比閱讀原始碼容易得多，時間節省了很多，也更容易理解。
    2、通過說明的完整性（例如先置條件、後置條件、適用範圍等），我們可以很清楚的瞭解一個類的完整性。
    3、通過說明，我們的介面具有更大的彈性和可擴充性（例如我們可以採用更加有效方法實現sort介面）。
    4、規定介面必須有說明，把那些沒有相應說明的介面定義為錯誤，使得類的維護更加容易。
    一個好的說明應該是規定介面必須提供的服務，必須完成的任務，而不是已經做過的事情。
   
       封裝與抽象是密不可分的。
    封裝通過提供抽象，隱藏了實現的細節，通知客戶那些是可以隨便使用的穩定的服務，那些是隨著版本的更新有可能發生變動的細節，例如有一個介面：void sort()；通過介面的說明，客戶可以知道這個介面用來進行排序，具體的排序方法是什麼，客戶無需關心，可能在版本1中，採用的是冒泡排序，在升級的版本2中，採用的則是快速排序。客戶既然不用關心細節，那麼使用什麼方法對客戶的代碼不會帶來任何影響。對於一個已經公布的介面/抽象，我們不能夠隨意更改，例如在版本1中提供了sort介面，那麼在升級的版本2中必然也要有這個介面，因為版本公布之後，我們就無法知道，這個介面是不是有人在使用，如果我們在版本2中禁止了sort介面，那麼所以使用版本1的客戶代碼無法升級，若強行升級，勢必帶來客戶代碼的中斷，這個特點在COM中尤為明顯。