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C++类和接口的设计原则

armman 分享于 2007-02-24

推荐:C++类和接口的设计原则探讨,C++类和接口的设计原则探讨

  C++类和接口的设计原则探讨 分类:  win32 SDK 2011-02-15 18:11  220人阅读  评论(0)  收藏  举报 本文关键词:c++ 类 接口 设计原则  我这篇文章的主旨是介

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概述
  面向对象编程对于产出高质量,易维护的代码是非常有帮助的。面向对象编程的概念构建于三个基本特征之上:封装,继承,多态。在C++中,class是面向对象编程概念的核心和具体形式。class通过私有成员体现“封装”,通过直接继承或者组合体现“继承”,通过虚函数和动态绑定(dynamic binding)体现“多态”。class的设计质量直接决定了整个系统的质量。

  从整体功能层面谈class设计,有这么三条原则:

  ·单一功能原则(Single Responsibility Principle)

  一个class就其整体应该只提供单一的服务。如果一个class提供多样的服务,那么就应该把它拆分,反之,如果一个在概念上单一的功能却由几个class负责,这几个class应该合并。

  ·开放/封闭原则(Open/Close Principle)

  一个设计并实现好的class,应该对扩充的动作开放,而对修改的动作封闭。也就是说,这个class应该是允许扩充的,但不允许修改。如果需要功能上的扩充,一般来说应该通过添加新类实现,而不是修改原类的代码。添加新类不单可以通过直接继承,也可以通过组合。

  ·最小惊讶原理(Least Surprise Principle)

  在重载函数,或者子类实现父类虚函数时,应该基本维持函数原来所期望的功能。比如:

class Pet {
 public:
  virtual Talk() = 0;
};

class Cat : public Pet {
 public:
  void Talk() { cout << "miao"; }
};

class Dog : public Pet {
 public:
  void Talk() { BiteOwner(); }
};
  class Dog 在实现虚函数Talk的时候,没有像我们期望的那样输出狗吠声,而是咬起主人来了。这是应该避免的。

  接口和实现


  在系统中,观察一个class有两个角度,从外部或者用户角度我们看到的是接口,从内部我们看到的是实现。因为系统肯定要不断修改,因此实现免不了不停的变化,但是接口又被要求尽量保持稳定。这两者的矛盾必须通过良好的设计尽量避免,基本原则就是将实现细节与接口隔离。下面列出几条比较具体点的:

  ·接口的设计保持最小而完整

  精简接口函数个数,使每一个函数有代表性,函数功能恰好覆盖class的职能。一个最小的接口可以使维护简单,增加潜在的代码重用性,减少客户的迷惑,并且也可以缩小头文件长度和编译时间。当改进函数时,应该用类似函数名实现改进而保留原函数,代码注释里应该有相应的说明。可以增加新函数,但不能删除旧函数。

  ·成员变量应该都为私有

  显而易见,public变量破坏封装性以及接口和实现的分离;protected变量也可能使客户编写继承类而依赖于父类的实现细节。

  ·避免函数返回成员变量的指针或引用

  这么做也会使客户代码依赖于实现细节。

  ·考虑是否禁用编译器缺省产生的函数

  这些函数包括:复制构造函数,赋值操作符(operator =)。如果我们不打算定义自己的版本而不禁用默认版本的话,可能使客户代码在不注意的情况下调用这些函数。当实现发生改动时就可能引起问题,

推荐:C++中接口的实现

简介          接口(Interface),作为一种比类更强大的语言特性,已出现在了Java、C#及其他语言中,但C++中却没有。本文中将要演示的,是一种C++接口概念“方

比如class多了一个heap memory指针。如果我们允许对象拷贝,比较稳妥的方法是禁用它们,而定义一个专门的clone()函数。

   兼容性(compatibility)

  不用说,兼容性是非常重要的。Intel和Microsoft之所以如此成功,其中一个重要方面就是他们的产品,不管是硬件还是软件,都做到了很好的兼容老产品。代码的兼容也是如此。难以想象,如果客户依赖于你的library产品,而要因为你的产品的更新而不断的重写他的代码,他还会继续用你的产品。

  代码兼容可以简单分为二进制兼容和源代码兼容。二进制兼容也就是说,客户的已编译代码可以在不用重新编译的情况下,直接使用你的不同版本的已编译代码。源代码兼容就是,如果你的代码更新了,客户的代码不需要修改,只需要重新编译就可正常运行。在C++中,接口一般是由头文件和library二进制代码提供,因此,任何可能造成library代码和旧的头文件不一致的情况都可能破坏二进制兼容,因为客户代码必须和新的头文件重新编译一次。

  因此,遵循几条准则可以使你更轻松地解决兼容性问题:

  ·不改变类的大小或者改变成员变量的顺序

  包括几个方面:不增加或减少成员变量;不修改成员变量类型;不改变成员变量的声明顺序;不改变虚函数的有无。显而易见,增加或减少成员变量会改变类的大小,并且需要更新头文件,从而可能造成与客户代码不兼容。类型的变化也可能引起类的大小的变化。成员变量的访问一般是由编译器按偏移量确定,顺序如果改变,偏移量也就会改变,破坏了二进制兼容。至于虚函数的有无,决定是否存在虚函数表指针,也就影响了类的大小和成员变量的顺序。

  ·不使用inline函数

  inline函数声明于头文件中,并且被编译于客户代码中,如果inline函数访问了private成员,该成员又改变了顺序,那么inline函数虚要被重新编译,破坏了二进制兼容。

  ·接口函数不使用虚函数

  虚函数的访问和成员变量类似,是通过虚函数表中的偏移。虚函数顺序的改变会影响偏移。因此,在条件允许时,应该避免使用public虚函数。比如:

class Picture {
 public:
  virtual void Draw();
};
  应该改为

class Picture {
 public:
  void Draw();
 private:
  virtual void DoDraw();
};

void Picture::Draw()
{
 DoDraw();
}
  ·不改变接口函数的顺序

  在很多嵌入式系统中,链接库通过输出函数表(exported function table)暴露接口以节省空间。此时,对接口函数的访问也是通过索引值进行,因此改变顺序也会破坏兼容性。

  ·避免使用函数缺省参数

  给函数形参设定缺省值可以方便客户,但是可能破坏兼容。缺省值随头文件给出,缺省值的改变也就会引起兼容问题。
 

推荐:『C/C++』一个用C/C++分别实现接口与实现相分离的设计原则的例子

原文链接:一个用C/C++分别实现接口与实现相分离的设计原则的例子 良好的设计应该只暴露接口给用户,所有的实现细节对用户来说应该是隐藏的,也就是说用户只要给

概述   面向对象编程对于产出高质量,易维护的代码是非常有帮助的。面向对象编程的概念构建于三个基本特征之上:封装,继承,多态。在C++中,class是面向对象编程概念的核心和具体形式。class

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