c++ 面向對象的類設計怎么用

c++ 面向對象的類設計有哪些，相信很多沒有經驗的人對此束手無策，為此本文總結了問題出現的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個問題。

類的設計在于用恰到好處的信息來完整表達一個職責清晰的概念，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，當然特例下，允許少許的重復，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多的信息，概念的表達不夠精準，好比goto，指針，多繼承這些貨色，就是因為其過多的內涵，才要嚴格限制其使用。好像，more effective c++上說的，class的成員函數，應該是在完整的情況下保持最小化。但是，這里我們的出發點，是成員數據的完整最小化。

最小化的好處是可以保持概念最大的獨立性，也意味著，可以用最小的代價來實現這個概念，也意味著對應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接口的概念，好比不考慮多繼承虛繼承的普通成員函數指針。又比如，如果不要求只讀字符串以0結束，那么就可以把只讀字符串的任何一部分都當成是只讀字符串。類的對外功能固然重要，但是，類不能做的事情，也很重要。

首先是要有清晰的概念以及這個概念要支持的最基本運算，然后在此基礎上組織數據，務求成員數據的最小化。當然，概念的產生，并非拍著腦袋想出來的，是因為代碼里面出現太多那種相關數據的次數，所以就有必要把這些數據打包起來，抽象成一個概念。好比說，看到stl算法函數參數到處開始結束的迭代器，就有必要把開始結束放在一起。比如說，string_view的出現，這里假設其字符存儲類型為char，string_view就是連續char內存塊的意思，可以這樣表示

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

這里的重點是，string_view里面的兩個成員字段缺一不可，但是也不必再添加別的什么其他東西。然后，在這兩個數據上展開實現一系列的成員函數，這里，成員函數和成員字段這兩者，有一點點雞生蛋生雞的糾結，因為必要成員函數的集合（原始概念的細化），成員函數決定了成員字段的表示，而成員字段定下來之后，這反過來又能夠驗證成員函數的必要性。不管怎么說都好，成員函數的設計，也必須遵從最小完整化的原則。再具體一點，就是說但凡一個成員函數可以通過其他成員函數來實現，就意味著這個函數應該趕出類外，作為全局函數存在。當然，這也不是死板的教條，有些很特殊的函數，也可以是成員函數，因為成員函數的使用，確實很方便。

可能會有疑惑，感覺所有的成員函數其實都可以是全局函數。或者說，我們可以對每一個成員字段都搞一對set、get的函數，那么所有的其他成員函數就可以是全局函數的形式，很容易就可以遵守最小完整化的原則。當然，這是明顯偷懶，拒絕思考的惡劣行為。與其這樣，還不如就開放所有的成員字段，那樣子就落入c語言的套路了。所以的法論是，一個函數，這里假設是全局函數，如果它的實現必須要訪問到成員字段，不能通過調用該類的成員函數（一般不是get，set）來達到目的，或者，也可以強行用其他函數來完成任務，但是很麻煩，或者要付出時間空間上的代價，那么就意味著這個函數應該是該類的成員函數。

類的設計，就是必不可少的成員字段和必不可少的成員函數，它們一起，實現了對類的原始概念的完整表達，其他什么的，都不必理會。一個類如果不好寫，往往意味著這個類的功能不專一，或者其概念不完整，這時，可以不要急著抽象，如果一個類有必要誕生，那么在代碼的編寫中，該類的抽象概念將一再重復出現，猿猴對它的理解也越來越清晰，從而，水到渠成地把它造出來。所有非需求推動，非代碼推動的，拍著腦袋，想當然的造類行為，都是在臆造抽象，脫離實際生活的藝術，最終將被淘汰。

類的設計，其著眼點在于用必要的數據來完整表達一個清晰的概念。而繼承，則是對類的概念進行細化，也就是分類，好比說生物下面開出來動物、植物這兩個子類，就是把生物分成動物、植物這兩類，繼承與日常生活的分類不太一樣，繼承的分類方式是開放式，根據需要，隨時可以添加新的子類別。整個類的體系，是一顆嚴格的單根樹，任何類只能有一個根類。從任何類開始，只能有一條路徑回溯到最開始的根類，java、C#中就是Object，所有的類都派生自Object，這是一棵大樹。單根系下，萬物皆是對象，這自然很方便，起碼，這就從語言層面上直接支持c++ std的垃圾any了。而由于java、C#完善的反射信息，拋棄靜態類型信息，也可以做動態語言層面上的事情，而c，c++的void*，所有的動態類型信息全部都在猿猴的大腦中。java平臺上生存著大把的動態語言，而且，性能都還很不錯。

相對很多語言來說，c++就是怪胎就是異數，自有其自身的設計哲學，它是多根系的，它不可能也沒必要搞成單根系，當然，我們可以假設一個空類，然后所有的類都默認繼承自這個空類。c++的所有類組成一個森林，森林里的樹都長自大地。但是不管怎么說都好，只能允許單繼承，千萬不要有多繼承，這是底線，千萬千萬不能違背（當然，奇技淫巧的場合，就不必遵守這個戒條，多繼承千般不是，但是不可或缺，因為它可以玩出來很多花樣，并且都很實用很必要）。最起碼，單根系出來的內存布局直觀可預測，一定程度上跨編譯器，只有良好的內存布局，才有望良好的二進制復用。另外，父類對子類一無所知，不要引用到子類一丁點的信息，要保持這種信息的單向流動性。

在這種單根系的等級分明的階級體系下，一切死氣沉沉，沒有一點點的社會活力。顯然，只有同屬于同一父類的類別之間，才能共享那么一丁點可憐的共性。如果沒有接口搗亂，將是怎樣的悲劇，最好的例子，mfc，真是厲害，沒有用到接口，居然可以做出來嚴謹滿足大多數需要的gui框架，沒有接口，并不表示它不需要，因為mfc開了后門，用上了更厲害的玩意----消息發送，即便如此，mfc有些地方的基類還有依賴到子類，這就很讓人無語了。

c++下，類的設計絕對不對兒戲，一定要清楚自己想要的是什么，抽象出來的概念才不會變成垃圾。大而全的類，遠遠不如幾個小而專的細類。java，C#下的類開發很方便，但是粒度過大，把一攬子的東西都丟給你，強賣強買，反正只要類一定義，必然相應的就會出現一大坨完善的反射信息，而對象里面也包含了一些無關緊要的成員字段，而對象的訪問，也全部都是間接引用的訪問，雖然，現在計算機性能過剩，這些都無傷大雅。c++給了開發者最大的選擇，而搞c++的猿猴，基本上都智力過剩，對于每種選擇，都清楚其背后的代價以及所要到達的目的，所以雖然開發時候，存在心智包袱影響開發效率，但是，但內心就不會存在什么性能包袱的負罪感。就個人而言，還是喜歡c++這種最高自由度的語言，有時候，對于內存最細致的控制，可以得到更精簡的設計，這里無關運行性能，好比說，在c++中，只要內存布局一致，即便是不同類型的對象，通過強制類型轉換來統一對待，進而做匪夷所思之事，好比COM里面，為了聚合復用，一個類，竟然可以針對同一個接口提供兩套實現方式。這種方便，在其他強類型語言中是不支持的。

某種意義上講，c++在面向對象上提供的語言機制，就是為了方便地生成各種內存布局，以及此內存布局上所能支持的操作，虛函數用以生成一堆成員函數指針，繼承則用以方便地生成一坨成員字段，……。所以，c++的面向對象就是面向內存布局地設計，而多繼承、虛繼承、模板這些鬼東西很容易就導致內存布局的失控，不過，如果使用得當，卻又有鬼斧神工之奇效，創造出來其他語言所沒有的奇跡。真的，論動態行為藝術，任何語言在c++這個大人面前都是幼兒園里的小學生。

因為類雖然是基礎，但是靜態面向對象的精華，全部都在接口上。只有清晰明確類的功能職責，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，沒有類的。可以，就好像com那樣子，而代價是，使用起來，各種不方便。

看完上述內容，你們掌握c++ 面向對象的類設計有哪些的方法了嗎？如果還想學到更多技能或想了解更多相關內容，歡迎關注億速云行業資訊頻道，感謝各位的閱讀！