第10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。
 
l         【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。
l         【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
l         【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 HeadEyeNoseMouthEar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 HeadEyeNoseMouthEar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。