C++中继承与组合的区别

对象和类是C++中的重要内容,对象(Object)是类(Class)的一个实例(Instance)。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。这就和继承”(Inheritance)组合”(Composition)有重要联系了。类的组合和继承都是软件重用的重要方式。但二者的概念和用法不同。

继承描述的是类与类之间的一般与特殊的关系,即如果AB的一种,则允许A继承B的功能和属性。例如汽车是交通工具的一种,小汽车是汽车的一种。那么汽车类可从交通工具类派生,小汽车类可以从汽车类派生。

组合描述的是类与类之间的整体与部分的关系,即如果在逻辑上AB的一部分,则允许A和其他数据成员组合成B。例如:发动机、车轮、电池、车门、方向盘、底盘都是小汽车的一部分,它们组合成汽车,而不能说发动机是汽车的一种。

class Student      //学生类

{public:

     Student(int n=0, string na="", char s='m', int a=0)

     {  num=n; name=na; sex=s; age=a;  }

    

private:

    int num;

    string name;

    char sex;

    int age;

  };

class Date     //生日类

{public:

       Date(int y=0, int m=0, int d=0); //构造函数

       {  year=y; month=m; day=d;  }

      

private:

      int year;

      int month;

      int day;

};

class Graduate: public Student     //研究生类

{public:

      Graduate(int n=0,string na="",char s='m',int a=0,

      int y=0,int m=1,int d=1,float p=0):

      Student(n, na, s, a),birthday(y, m, d){  pay=p;  }

     

private:

      Date birthday;

      float pay;

};

Graduate类通过继承,从Student类得到了numnamesexage等数据成员,通过组合,从Date类得到了year,month,day等数据成员。继承是纵向的,组合是横向的。

如果A是基类,BA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。

【规则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。

【规则2】如果类B 有必要使用A 的功能,则要分两种情况考虑:

1)若在逻辑上B A 的“一种”(a kind of ),则允许B 继承A 的功能。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。示例程序如下:

class Human

{

};

class Man : public Human

{

};

class Boy : public Man

{

};

 

注意事项

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BA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。

(2)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EyeNoseMouthEar组合而成,不是派生而成。示例程序如下:

 

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 HeadEyeNoseMouthEar组合而成

 

如果允许HeadEyeNoseMouthEar派生而成,那么Head将自动具有Look SmellEatListen这些功能。

 

// 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

{

};

 

上述程序十分简短并且运行正确,但是这种设计却是错误的。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。

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转载自blog.csdn.net/juddi/article/details/82761339