c++ 面向?qū)ο蟮念?lèi)設(shè)計(jì)怎么用

c++ 面向?qū)ο蟮念?lèi)設(shè)計(jì)有哪些，相信很多沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的人對(duì)此束手無(wú)策，為此本文總結(jié)了問(wèn)題出現(xiàn)的原因和解決方法，通過(guò)這篇文章希望你能解決這個(gè)問(wèn)題。

類(lèi)的設(shè)計(jì)在于用恰到好處的信息來(lái)完整表達(dá)一個(gè)職責(zé)清晰的概念，恰到好處的意思是不多也不少，少了，就概念就不完整；多了，就顯得冗余，累贅，當(dāng)然特例下，允許少許的重復(fù)，但是，這里必須要有很好的理由。冗余往往就意味著包含了過(guò)多的信息，概念的表達(dá)不夠精準(zhǔn)，好比goto，指針，多繼承這些貨色，就是因?yàn)槠溥^(guò)多的內(nèi)涵，才要嚴(yán)格限制其使用。好像，more effective c++上說(shuō)的，class的成員函數(shù)，應(yīng)該是在完整的情況下保持最小化。但是，這里我們的出發(fā)點(diǎn)，是成員數(shù)據(jù)的完整最小化。

最小化的好處是可以保持概念最大的獨(dú)立性，也意味著，可以用最小的代價(jià)來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)概念，也意味著對(duì)應(yīng)用層的代碼要求越少，非侵入式？好比c++11 noexcept取代throw()，好比從多繼承中分化出來(lái)接口的概念，好比不考慮多繼承虛繼承的普通成員函數(shù)指針。又比如，如果不要求只讀字符串以0結(jié)束，那么就可以把只讀字符串的任何一部分都當(dāng)成是只讀字符串。類(lèi)的對(duì)外功能固然重要，但是，類(lèi)不能做的事情，也很重要。

首先是要有清晰的概念以及這個(gè)概念要支持的最基本運(yùn)算，然后在此基礎(chǔ)上組織數(shù)據(jù)，務(wù)求成員數(shù)據(jù)的最小化。當(dāng)然，概念的產(chǎn)生，并非拍著腦袋想出來(lái)的，是因?yàn)榇a里面出現(xiàn)太多那種相關(guān)數(shù)據(jù)的次數(shù)，所以就有必要把這些數(shù)據(jù)打包起來(lái)，抽象成一個(gè)概念。好比說(shuō)，看到stl算法函數(shù)參數(shù)到處開(kāi)始結(jié)束的迭代器，就有必要把開(kāi)始結(jié)束放在一起。比如說(shuō)，string_view的出現(xiàn)，這里假設(shè)其字符存儲(chǔ)類(lèi)型為char，string_view就是連續(xù)char內(nèi)存塊的意思，可以這樣表示

struct string_view
{
     const char* textBegin;
     size_t length; //或者 const char* textEnd
};

這里的重點(diǎn)是，string_view里面的兩個(gè)成員字段缺一不可，但是也不必再添加別的什么其他東西。然后，在這兩個(gè)數(shù)據(jù)上展開(kāi)實(shí)現(xiàn)一系列的成員函數(shù)，這里，成員函數(shù)和成員字段這兩者，有一點(diǎn)點(diǎn)雞生蛋生雞的糾結(jié)，因?yàn)楸匾蓡T函數(shù)的集合（原始概念的細(xì)化），成員函數(shù)決定了成員字段的表示，而成員字段定下來(lái)之后，這反過(guò)來(lái)又能夠驗(yàn)證成員函數(shù)的必要性。不管怎么說(shuō)都好，成員函數(shù)的設(shè)計(jì)，也必須遵從最小完整化的原則。再具體一點(diǎn)，就是說(shuō)但凡一個(gè)成員函數(shù)可以通過(guò)其他成員函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，就意味著這個(gè)函數(shù)應(yīng)該趕出類(lèi)外，作為全局函數(shù)存在。當(dāng)然，這也不是死板的教條，有些很特殊的函數(shù)，也可以是成員函數(shù)，因?yàn)槌蓡T函數(shù)的使用，確實(shí)很方便。

可能會(huì)有疑惑，感覺(jué)所有的成員函數(shù)其實(shí)都可以是全局函數(shù)?；蛘哒f(shuō)，我們可以對(duì)每一個(gè)成員字段都搞一對(duì)set、get的函數(shù)，那么所有的其他成員函數(shù)就可以是全局函數(shù)的形式，很容易就可以遵守最小完整化的原則。當(dāng)然，這是明顯偷懶，拒絕思考的惡劣行為。與其這樣，還不如就開(kāi)放所有的成員字段，那樣子就落入c語(yǔ)言的套路了。所以的法論是，一個(gè)函數(shù)，這里假設(shè)是全局函數(shù)，如果它的實(shí)現(xiàn)必須要訪問(wèn)到成員字段，不能通過(guò)調(diào)用該類(lèi)的成員函數(shù)（一般不是get，set）來(lái)達(dá)到目的，或者，也可以強(qiáng)行用其他函數(shù)來(lái)完成任務(wù)，但是很麻煩，或者要付出時(shí)間空間上的代價(jià)，那么就意味著這個(gè)函數(shù)應(yīng)該是該類(lèi)的成員函數(shù)。

類(lèi)的設(shè)計(jì)，就是必不可少的成員字段和必不可少的成員函數(shù)，它們一起，實(shí)現(xiàn)了對(duì)類(lèi)的原始概念的完整表達(dá)，其他什么的，都不必理會(huì)。一個(gè)類(lèi)如果不好寫(xiě)，往往意味著這個(gè)類(lèi)的功能不專(zhuān)一，或者其概念不完整，這時(shí)，可以不要急著抽象，如果一個(gè)類(lèi)有必要誕生，那么在代碼的編寫(xiě)中，該類(lèi)的抽象概念將一再重復(fù)出現(xiàn)，猿猴對(duì)它的理解也越來(lái)越清晰，從而，水到渠成地把它造出來(lái)。所有非需求推動(dòng)，非代碼推動(dòng)的，拍著腦袋，想當(dāng)然的造類(lèi)行為，都是在臆造抽象，脫離實(shí)際生活的藝術(shù)，最終將被淘汰。

類(lèi)的設(shè)計(jì)，其著眼點(diǎn)在于用必要的數(shù)據(jù)來(lái)完整表達(dá)一個(gè)清晰的概念。而繼承，則是對(duì)類(lèi)的概念進(jìn)行細(xì)化，也就是分類(lèi)，好比說(shuō)生物下面開(kāi)出來(lái)動(dòng)物、植物這兩個(gè)子類(lèi)，就是把生物分成動(dòng)物、植物這兩類(lèi)，繼承與日常生活的分類(lèi)不太一樣，繼承的分類(lèi)方式是開(kāi)放式，根據(jù)需要，隨時(shí)可以添加新的子類(lèi)別。整個(gè)類(lèi)的體系，是一顆嚴(yán)格的單根樹(shù)，任何類(lèi)只能有一個(gè)根類(lèi)。從任何類(lèi)開(kāi)始，只能有一條路徑回溯到最開(kāi)始的根類(lèi)，java、C#中就是Object，所有的類(lèi)都派生自O(shè)bject，這是一棵大樹(shù)。單根系下，萬(wàn)物皆是對(duì)象，這自然很方便，起碼，這就從語(yǔ)言層面上直接支持c++ std的垃圾any了。而由于java、C#完善的反射信息，拋棄靜態(tài)類(lèi)型信息，也可以做動(dòng)態(tài)語(yǔ)言層面上的事情，而c，c++的void*，所有的動(dòng)態(tài)類(lèi)型信息全部都在猿猴的大腦中。java平臺(tái)上生存著大把的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，而且，性能都還很不錯(cuò)。

相對(duì)很多語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，c++就是怪胎就是異數(shù)，自有其自身的設(shè)計(jì)哲學(xué)，它是多根系的，它不可能也沒(méi)必要搞成單根系，當(dāng)然，我們可以假設(shè)一個(gè)空類(lèi)，然后所有的類(lèi)都默認(rèn)繼承自這個(gè)空類(lèi)。c++的所有類(lèi)組成一個(gè)森林，森林里的樹(shù)都長(zhǎng)自大地。但是不管怎么說(shuō)都好，只能允許單繼承，千萬(wàn)不要有多繼承，這是底線，千萬(wàn)千萬(wàn)不能違背（當(dāng)然，奇技淫巧的場(chǎng)合，就不必遵守這個(gè)戒條，多繼承千般不是，但是不可或缺，因?yàn)樗梢酝娉鰜?lái)很多花樣，并且都很實(shí)用很必要）。最起碼，單根系出來(lái)的內(nèi)存布局直觀可預(yù)測(cè)，一定程度上跨編譯器，只有良好的內(nèi)存布局，才有望良好的二進(jìn)制復(fù)用。另外，父類(lèi)對(duì)子類(lèi)一無(wú)所知，不要引用到子類(lèi)一丁點(diǎn)的信息，要保持這種信息的單向流動(dòng)性。

在這種單根系的等級(jí)分明的階級(jí)體系下，一切死氣沉沉，沒(méi)有一點(diǎn)點(diǎn)的社會(huì)活力。顯然，只有同屬于同一父類(lèi)的類(lèi)別之間，才能共享那么一丁點(diǎn)可憐的共性。如果沒(méi)有接口搗亂，將是怎樣的悲劇，最好的例子，mfc，真是厲害，沒(méi)有用到接口，居然可以做出來(lái)嚴(yán)謹(jǐn)滿(mǎn)足大多數(shù)需要的gui框架，沒(méi)有接口，并不表示它不需要，因?yàn)閙fc開(kāi)了后門(mén)，用上了更厲害的玩意----消息發(fā)送，即便如此，mfc有些地方的基類(lèi)還有依賴(lài)到子類(lèi)，這就很讓人無(wú)語(yǔ)了。

c++下，類(lèi)的設(shè)計(jì)絕對(duì)不對(duì)兒戲，一定要清楚自己想要的是什么，抽象出來(lái)的概念才不會(huì)變成垃圾。大而全的類(lèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如幾個(gè)小而專(zhuān)的細(xì)類(lèi)。java，C#下的類(lèi)開(kāi)發(fā)很方便，但是粒度過(guò)大，把一攬子的東西都丟給你，強(qiáng)賣(mài)強(qiáng)買(mǎi)，反正只要類(lèi)一定義，必然相應(yīng)的就會(huì)出現(xiàn)一大坨完善的反射信息，而對(duì)象里面也包含了一些無(wú)關(guān)緊要的成員字段，而對(duì)象的訪問(wèn)，也全部都是間接引用的訪問(wèn)，雖然，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)性能過(guò)剩，這些都無(wú)傷大雅。c++給了開(kāi)發(fā)者最大的選擇，而搞c++的猿猴，基本上都智力過(guò)剩，對(duì)于每種選擇，都清楚其背后的代價(jià)以及所要到達(dá)的目的，所以雖然開(kāi)發(fā)時(shí)候，存在心智包袱影響開(kāi)發(fā)效率，但是，但內(nèi)心就不會(huì)存在什么性能包袱的負(fù)罪感。就個(gè)人而言，還是喜歡c++這種最高自由度的語(yǔ)言，有時(shí)候，對(duì)于內(nèi)存最細(xì)致的控制，可以得到更精簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)，這里無(wú)關(guān)運(yùn)行性能，好比說(shuō)，在c++中，只要內(nèi)存布局一致，即便是不同類(lèi)型的對(duì)象，通過(guò)強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換來(lái)統(tǒng)一對(duì)待，進(jìn)而做匪夷所思之事，好比COM里面，為了聚合復(fù)用，一個(gè)類(lèi)，竟然可以針對(duì)同一個(gè)接口提供兩套實(shí)現(xiàn)方式。這種方便，在其他強(qiáng)類(lèi)型語(yǔ)言中是不支持的。

某種意義上講，c++在面向?qū)ο笊咸峁┑恼Z(yǔ)言機(jī)制，就是為了方便地生成各種內(nèi)存布局，以及此內(nèi)存布局上所能支持的操作，虛函數(shù)用以生成一堆成員函數(shù)指針，繼承則用以方便地生成一坨成員字段，……。所以，c++的面向?qū)ο缶褪敲嫦騼?nèi)存布局地設(shè)計(jì)，而多繼承、虛繼承、模板這些鬼東西很容易就導(dǎo)致內(nèi)存布局的失控，不過(guò)，如果使用得當(dāng)，卻又有鬼斧神工之奇效，創(chuàng)造出來(lái)其他語(yǔ)言所沒(méi)有的奇跡。真的，論動(dòng)態(tài)行為藝術(shù)，任何語(yǔ)言在c++這個(gè)大人面前都是幼兒園里的小學(xué)生。

因?yàn)轭?lèi)雖然是基礎(chǔ)，但是靜態(tài)面向?qū)ο蟮木A，全部都在接口上。只有清晰明確類(lèi)的功能職責(zé)，才能理解接口的必要性以及其多樣性。那么，可不可以只有接口，沒(méi)有類(lèi)的。可以，就好像com那樣子，而代價(jià)是，使用起來(lái)，各種不方便。

看完上述內(nèi)容，你們掌握c++ 面向?qū)ο蟮念?lèi)設(shè)計(jì)有哪些的方法了嗎？如果還想學(xué)到更多技能或想了解更多相關(guān)內(nèi)容，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！