第10章类的继承与组合

作者在 2009-03-09 09:53:39 发布以下内容

第10章类的继承与组合

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。所以面向对象设计的重点是类的设计，而不是对象的设计。

对于C++程序而言，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。本章仅仅论述“继承”(Inheritance)和“组合”(Composition)的概念。

注意，当前面向对象技术的应用热点是COM和CORBA，这些内容超出了C++教材的范畴，请阅读COM和CORBA相关论著。

10.1 继承

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。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”。我们应当给“继承”立一些使用规则。

【规则10-1-1】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的功能和属性。不要觉得“白吃白不吃”，让一个好端端的健壮青年无缘无故地吃人参补身体。
【规则10-1-2】若在逻辑上B是A的“一种”(a kind of )，则允许B继承A的功能和属性。例如男人(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。
class Human
   {
   …
   };
class Man : public Human
   {
   …
   };
class Boy : public Man
   {
   …
   };

注意事项

【规则10-1-2】看起来很简单，但是实际应用时可能会有意外，继承的概念在程序世界与现实世界并不完全相同。
例如从生物学角度讲，鸵鸟(Ostrich)是鸟(Bird)的一种，按理说类Ostrich应该可以从类Bird派生。但是鸵鸟不能飞，那么Ostrich::Fly是什么东西？
class Bird
   {
   public:
     virtual void Fly(void);
     …
   };

class Ostrich : public Bird
   {
   …
   };

例如从数学角度讲，圆(Circle)是一种特殊的椭圆(Ellipse)，按理说类Circle应该可以从类Ellipse派生。但是椭圆有长轴和短轴，如果圆继承了椭圆的长轴和短轴，岂非画蛇添足？

所以更加严格的继承规则应当是：若在逻辑上B是A的“一种”，并且A的所有功能和属性对B而言都有意义，则允许B继承A的功能和属性。

10.2 组合

【规则10-2-1】若在逻辑上A是B的“一部分”(a part of)，则不允许B从A派生，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。如示例10-2-1所示。

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，虽然代码冗长。 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; };

示例10-2-1 Head由Eye、Nose、Mouth、Ear组合而成

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。示例10-2-2十分简短并且运行正确，但是这种设计方法却是不对的。

// 功能正确并且代码简洁，但是设计方法不对。
class Head : public Eye, public Nose, public Mouth, public Ear
{
};

示例10-2-2 Head从Eye、Nose、Mouth、Ear派生而成

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。
很多程序员经不起“继承”的诱惑而犯下设计错误。“运行正确”的程序不见得是高质量的程序，此处就是一个例证。

第10章 类的继承与组合