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
{
                   …
};

*     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 Mouth
{
public:
void  Eat(void);    
};
class Nose
{
public:
void  Smell(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。