高质量C++/C编程指南 -- 第10章 类的继承与组合

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

{

                  …

};

u       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。