“派生”的前言

心已赠人 2022-09-30 13:56 17阅读 0赞

前一篇，是[《封装》的尾巴（点我）][Link 1]，这一篇，是《派生》的前奏……（突然有一种七八月份的感觉）

8.1.        派生

类型和类型之间可以有很多关系，其中“派生”是最重要和最基础的一种关系。这里有一道小学语文题。

〖轻松一刻〗：做小学题，学类型的派生关系

请照着1和2中三个词语的关系，从A、B、C、D中选出一个你认为合适的词填在划线处：

1) 人类、白种人、黄种人； 2) 交通工具、小汽车、飞机； 3) 电脑、台式机、\_\_\_\_\_

备选答案：A）樟脑；B） 硬盘、C）拖拉机、D）笔记本。

除非你坚决认为我说的“笔记本”是纸簿，否则你应该不会选错。这就是“派生”的基本概念：B类型是一种特定的A类型。比如：“白种人是一种特定的人类”，或者“飞机是一种特定的交通工具”。此时可称B为“派生类”，A为“基类”，描述为：A类派生出B类，或者B类继承自A类。

你需要能够看得懂以下关系图：

![派生关系][112600_12729654230iRC.png]

请注意箭头的方向：由派生类指向基类，这是当前软件设计界流行的表示法。用C++的语法，可以表达为：

Code:

1.  class Transportation //交通工具类  
2.  \{  
3.      ...  
4.  \};  
5.    
6.  class Car : public Transportation //小汽车是交通工具的派生类  
7.  \{  
8.      ...  
9.  \};  
10.   
11. class Airplane : public Transportation //飞机是交通工具的派生类  
12. \{  
13. \};

先不必太关心语法，只要能看出上面有三个，而不是一个class即可。但有读者马上要问了：真的需要把“Car”和“Airplane”全部设计为class吗？为什么它们不可以就是“交通工具”这个类的两个变量？示意为如下代码：

Code:

1.  class Transportation //交通工具类  
2.  \{  
3.      ...  
4.  \};  
5.    
6.  Transportation aCar; //一辆小汽车  
7.  Transportation aPlane; //一架飞机

这种思路是：我设计了一个超强的“交通工具类”，它同时具备小汽车和飞机应用的功能，然后当需要时，我希望它是小汽车，它就是小汽车，希望它是飞机，它就是飞机。必须承认，前几年我坐某航空公司的飞机到北京，飞机降落机场时找不到停机位，于是庞大的铁鸟在首都机场上四处乱逛，当时我是感觉自己正坐在大巴士上……但这是错觉！现实中要设计生产一种既可以在市区像QQ车一样四处钻，又可以腾空而飞的玩意儿，怎么可能呢？

（有同学不服气：人家美国的变型金刚就是这样子的……）

这就是学习“派生”之后，你经常要向自己问的一个重要问题：你真的需要一个派生类吗？比如足球有真皮做的，也有塑胶做的，那么我们需要“足球（基类）”、“皮足球”和“塑胶足球”三个类吗？

别轻易说“要”或“不要”……复习一下“什么是封装”？封装一个类，既需要考虑事物内部的本质不变式，还需要考虑它的使用者是谁。

对于卖体育用品的商店，或者对于买家，通常是不需要将“皮足球”和“塑胶足球”分别定义成一个类。“皮”或“塑胶”只是足球一个属性：材料，我们可以用一个枚举来作简单区分。

Code:

1.  enum Material \{ leather, plastic\};  
2.    
3.  class Football//一个为买卖设计的足球类  
4.  \{  
5.  public:  
6.      Football(Meterial m);         
7.      Meterial GetMeterial () const \{ return \_meterial; \}  
8.    
9.      double GetPrice() const \{ return \_price; \}  
10.     void  SetPrice(double price);  
11. private:  
12.     Meterial \_meterial;  
13.     double \_price;        
14. \};

足球当然还有其它属性，比如尺寸或颜色等等，都非常适于像这里的“价格”及“材料”一样，被仅仅当成足球的属性看待（设计为一个类的不同成员）。

对于足球的产家就不同了，他需要关心一个足球如何生产出来，所以可能会为Football类添加“制作”、“质检”等等和生产相关函数，而“皮球”和“塑胶球”在这些操作上，可能天差地别，这时分拆成三个类就非常自然：

Code:

1.  class Football  
2.  \{  
3.  public:  
4.      Football();  
5.    
6.      void Make();  
7.      void QualityTest();  
8.  \};  
9.    
10. class LeatherFootball : public Football  
11. \{  
12. public:  
13.     LeatherFootball();  
14.       
15.     void Make(); //皮足球有自己的Make函数  
16.     void QualityTest(); //皮足球有自己的QualityTest函数  
17. \};  
18.   
19. class PlasticFootball : public Football  
20. \{  
21. public:  
22.     PlasticFootball();  
23.       
24.     void Make(); //塑胶足球有自己的Make函数  
25.     void QualityTest(); //塑胶足球有自己的QualityTest函数  
26. \};

这就回到了“飞机”与“小汽车”无法合二为一的情况了，工厂无法在同一条生产线同时生产真皮球和塑胶球，负责塑胶球的质检员，最好不要同时也负责真皮球的质检（当然，当然，我知道资本家可能不这么想）。当使用者是厂家时，足球class就和前面为买卖过程所做的设计大有不同：此时我们希望不同材质的球可以拥有自己的Make函数，从而可以避免去写一个超强的，必然也是超复杂的，无所不能的Make或QualityTest函数。

〖危险〗： 不要迷恋“变形金刚”，那只是童年一个梦……

每个C++程序员懂得“类”是要设计的……于是乎有些人设计设计再设计，代码里就出现一个“变形金刚”类。原来他们把所有逻辑全写到一个函数或一个类里面（变形金刚），然后通过各种开关，各种复杂的逻辑，去区分这个类什么时候是一个机器人，什么时候又是一只汽车……

其实，真正的设计，首先是懂得“拆分”，派生是拆分的方法之一。

当然，也要反复不管三七二十一，对象稍有区别，就被设计成两个类，这是一种“过度设计”。但对于初学者，有时候只是懒惰造就了一个个庞然大物——却振振有辞：我在设计一个伟大的变形金刚，请不要拿那种无趣的规则制约我的创造力！

醒醒噢，我们写的是代码，而不是科幻小说，请不要把代码写成一份无人理解的寂寞。

最后提一个问题：足球的尺寸，通常只需要做为一个属性设计，请读者思考什么情况下，足球的尺寸也会造成专门设计一个派生类才更合适？

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