第 10 章 类的继承与组合(高质量C++编程指南)

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。

 

z 【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。
z 【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
z 【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。