"瑜珈山夜话" —- 闲谈"封装与抽象"

摘要：封装和抽象是C++里面的重要概念，本文试着对此作一下简单的讨论。
     
    封装是OO的重要特征，这一点是毫无疑问的，至于算不算的上是OO的三大特征之一（另外两个是继承、多态），目前仍有争论，我也不想在这个问题上作过多的纠缠。
    什么是封装呢？封装是人们对现实世界中解决问题时，为了进行简化问题，对研究的对象所采用的一种方法，一种信息屏蔽技术。例如：打电话的时候，我们只需简单的按几个按钮就可以了，我们没有必要去了解电话内部的线路、网络的连接，这样一来通过对实现细节的封装，就使得本身很复杂的问题变得非常简单，容易操作，并且出错的几率大大减小。
    封装的主要目的就是达到接口和实现的分离。通过封装，对内我们将实现细节隐藏起来，对外我们则通过接口向客户提供相应的服务。将接口和实现分离是避免所谓的“涟漪现象”的关键（涟漪现象，即“一石激起千层浪”。在软件开发过程中，经常会出现为了某个目的，修改一个文件A，结果必须修改与之相关的其他文件B、C，修改文件B、C就要修改相关的文件D、E、F、G，如此循环往复，就会造成大规模的修改，最终会以瀑布式扩散到系统的各个地方。就象在湖中央投下了一颗石子，造成整个湖面的波动，“涟漪现象”由此而得名）。
    将接口和实现分离是软件重复使用的一个手段，其作用主要体现在以下4个方面：
      1、降低了系统内部各个模块之间的耦合，使系统更有弹性。
      2、将软件中的BUG精确定位到较小的模块，有助于软件的调试工作。
      3、降低系统的复杂性，使客户更易理解和使用。
      4、分离造成的简单性，更有助于软件的重复使用。
   
    抽象是对象的最简化的接口，他向客户提供了所期望的服务。理解抽象的关键，在于接口，抽象是对象接口的抽象，对于特定的对象，抽象就是一个明确的接口，对于电话，按钮就是他的接口（抽象）。
    用好抽象的关键在于对所研究问题的深刻理解。设计的比较好的抽象可以把说明从实现中分离出来，通过提供必备的信息，隐藏起实现的细节，让客户以较为安全和客预测的方式使用对象，同时通过降低复杂性，以简单接口的方式降低学习难度，提高学习效率。
    好的抽象，应该使客户打消“偷窥”的念头（不过总是有些人想方设法去窥视具体的实现），按照抽象编程，使得最终的客户代码更加的简单、安全和稳定，在这方面，标准程序库和各种准标准程序库做得最为出色。
    一个好的抽象必须提供明确的、完整的、易于理解的说明，依赖抽象编程，实际上就是依赖这些说明进行编程，他比依赖实现编程有很大的优势：
    1、阅读说明比阅读源代码容易得多，时间节省了很多，也更容易理解。
    2、通过说明的完整性（例如先置条件、后置条件、适用范围等），我们可以很清楚的了解一个类的完整性。
    3、通过说明，我们的接口具有更大的弹性和可扩展性（例如我们可以采用更加有效的方法实现sort接口）。
    4、规定接口必须有说明，把那些没有相应说明的接口定义为错误，使得类的维护更加容易。
    一个好的说明应该是规定接口必须提供的服务，必须完成的任务，而不是已经做过的事情。
   
       封装与抽象是密不可分的。
    封装通过提供抽象，隐藏了实现的细节，通知客户那些是可以随便使用的稳定的服务，那些是随着版本的更新有可能发生变动的细节，例如有一个接口：void sort()；通过接口的说明，客户可以知道这个接口用来进行排序，具体的排序方法是什么，客户无需关心，可能在版本1中，采用的是冒泡排序，在升级的版本2中，采用的则是快速排序。客户既然不用关心细节，那么使用什么方法对客户的代码不会带来任何影响。对于一个已经公布的接口/抽象，我们不能够随意更改，例如在版本1中提供了sort接口，那么在升级的版本2中必然也要有这个接口，因为版本公布之后，我们就无法知道，这个接口是不是有人在使用，如果我们在版本2中禁止了sort接口，那么所以使用版本1的客户代码无法升级，若强行升级，势必带来客户代码的中断，这个特点在COM中尤为明显。