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。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。




　　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。

　　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“不吃白不吃”，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。 

　　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。

　　c++用关键字virtual 来声明一个函数为虚函数，派生类的虚函数将（override）基类对应的虚函数的功能。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); // 输出this is a::func1 　test(&b); // 输出this is b::func1 　test(&c); // 输出this is c::func1 };

　　如果基类a 定义如下：

class a { 　public: 　　virtual void func1(void)=0; };

　　那么函数func1 叫作纯虚函数，含有纯虚函数的类叫作抽象基类。抽象基类只管定义纯虚函数的形式，具体的功能由派生类实现。

　　结合“抽象基类”和“多态”有如下突出优点：

　　（1）应用程序不必为每一个派生类编写功能调用，只需要对抽象基类进行处理即可。这一招叫“以不变应万变”，可以大大提高程序的可复用性（这是接口设计的复用，而不是代码实现的复用）。

　　（2）派生类的功能可以被基类指针引用，这叫向后兼容，可以提高程序的可扩充性和可维护性。以前写的程序可以被将来写的程序调用不足为奇，但是将来写的程序可以被以前写的程序调用那可了不起。
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