多態與面向對象(一)

2019-11-18 12:07:40

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供稿：網友

　　不管時光如何流逝，應該說每個人對他職業生涯的第一次面試都是記憶猶新。不是嗎？
　　
　　經過前兩輪的篩選，我推開那扇門，小心翼翼地坐在Andy面前。我應聘的職位是C++程序員。坦率的講，我有一些緊張。您知道的，一個找不到工作的應屆大學生，生活是如何地布滿壓力。
　　
　　“能告訴我什么是OO嗎？”Andy一開口就是這樣一句。
　　
　　我有預感，他將主要考察我在面向對象方面的編程能力。我知道C++支持數種不同的程序設計風格，包括面向過程的編程風格（PRocedural Programming）、泛型編程風格（Generic Programming）、基于對象的編程風格（Object-base Programming）和面向對象的編程風格（Object-oriented Programming）?？墒鞘裁词荗O呢？具體概念，我還真的不大清楚。
　　
　　“分析問題時，我們經常會把事物看作一個一個的對象，把具有相同特征的對象看作一個類......”我想他是不是在期待這樣的答案呢。
　　
　　“那你對OB又作何解釋呢？”Andy面無表情。
　　
　　對呀，所謂OB，就是被稱作ADT(Abstract Data Template)的程序設計風格，我剛剛所說的不也被OB所支持嗎？一直以為自己在使用面向對象編程技術，誰知道......哎，真是慚愧啊。
　　
　　“是的，應該說OO留給我印象最深的還是繼續和多態?！爆F在我只能盡量回想我曾參與過的少得可憐的項目以尋求答案。
　　
　　“幾乎每個人都同意繼續和多態是OO概念，可是據我所知，真正理解這兩個概念的卻不多。時間有限，我們就談談多態。你知道C++以哪些方法支持多態嗎？”顯然他不想在我身上花太多時間。
　　
　　這個問題對于我還是不難回答的。例如有以下繼續體系：
　　
　　其中rotate是一個虛擬函數，C++ 以三種方法支持多態。其一，經由一組隱含的轉化操作，如把一個派生類指針轉化為一個指向其公有基類類型的指針：
　　
　　shape *ps = new circle();
　　
　　其二，經由虛擬機制，如
　　
　　ps->rotate();
　　
　　其三，經由dynamic_cast和typeid運算符。如
　　
　　if (circle *pc = dynamic_cast(ps)) ......
　　
　　“多態的主要用途是經由一個共同的接口來影響類型的封裝，這個接口通常被定義在一個抽象的base class中。這個接口是以virtual function機制引發的，它可以在執行期根據object的真正類型解析處到底是哪一個函數實體被調用?！背脽岽蜩F，我敢肯定假如還不能趁此機多說幾句的話，那將是前功盡棄。
　　
　　“假如我寫下這樣的代碼又將怎樣呢？”Andy飛快地在一張紙片上寫下：
　　
　　circle p;
　　
　　　　　　 shape s(p);
　　
　　　　　　 s.rotate();
　　
　　以一派生類對象為初值初始化一個基類對象！這是我的第一反應。
　　
　　“這會發生所謂的對象切割，同時多態不再呈現?！彪m然我敢肯定我所說的話語，可我總感覺Andy另有它意。
　　
　　“為什么多態不再呈現？”他的眼神流露出一絲疑問。
　　
　　“因為多態的特性只有在使用pointer或reference時才能發揮?！蔽液敛华q豫的回答。
　　
　　“好吧，請你講講曾參與過的設計?！盇ndy似乎已經達到目的。后來我才知道，C++通過class的pointer和reference來支持多態，這種程序設計風格就是所謂的OO。
　　
　　我想起曾經參與的一個項目，我的主要任務是通過串口來控制一種叫做云臺的外設，其實就是根據通信協議將客戶請求翻譯成相應的字符串，然后通過串口發送出去?？雌饋砗芎唵危菃?？不過，為了爭取更大的市場，我們必須盡可能多的支持不同廠商提供的不同協議，并且能夠在未來方便地加入當前尚未支持的協議。當時的設計就似乎這樣子：
　　
　　class CPtzHal
　　
　　{
　　
　　public:
　　
　　　　　　 CPtzHal(CSerial *pSerial, CProtocol *pProtocol);
　　
　　　　　　 void sendCommand(int command);
　　
　　private:
　　
　　　　　　 CSerial　　　 *m_pSerial;
　　
　　　　　　 CProtocol *m_pProtocol;
　　
　　};
　　
　　成員函數sendCommand的定義如下：
　　
　　void CPtzHal::sendCommand(int command)
　　
　　{
　　
　　　　　　 if(m_pSerial != NULL && m_pProtocol != NULL)
　　
　　　　　　 {
　　
　　　　　　　　　　　 m_pSerial->send(m_pProtocol->getCommandString(command));
　　
　　　　　　 }
　　
　　}
　　
　　您看，我們使用CPtzHal 來接受并處理用戶的請求。CProtocol 就是我們的協議類，通過其成員函數getCommandString 得到指定的請求ID所對應的應該發往串口的字串；CSerial實際上是串口類，而CSerial::send的作用當然是把指定的字串發送出去。
　　
　　“那么，你是怎么保證方便的添加新協議呢？”Andy輕輕移了移身體。
　　
　　“如您所知，CProtocol理所當然是一個基類，而且我把它設計成一個抽象基類，所有的具體的協議類都將從它派生?！蔽揖従徴f道，同時寫下以下代碼：
　　
　　class CProtocol
　　
　　{
　　
　　public:
　　
　　　　　　 virtual ~CProtocol(){};
　　
　　　　　　 virtual string getCommandString(int) = 0;
　　
　　};
　　
　　“您看，因為是一個基類，其析構函數當然要聲明為virtual……”
　　
　　“等等，既然析構函數什么都不做，為什么要給它一個空的函數體？”Andy開始試探我。
　　
　　“正如我剛才所說，我是有義務要聲明它們的。本來我也不想給出實現，可是即使我同意，編譯器也不會答應啊。”
　　
　　“嗯，不錯?！盇ndy的首肯令我頗有些難為情。
　　
　　“至于每一個具體的協議類，都必須實現在CProtocol中聲明的那些純虛函數（pure virtual function）?！蔽绎w快地寫出以下代碼：
　　
　　class CIntelProtocol : public CProtocol
　　
　　{
　　
　　public:
　　
　　　　　　 string getCommandString(int command);
　　
　　};
　　
　　
　　
　　string CIntelProtocol::getCommandString(int command)
　　
　　{
　　
　　　　　　 // 返回相應的字串
　　
　　}
　　
　　“您看，CIntelProtocol正是封裝了英特爾的協議。當有新的協議加進來的時候，做法就如同以上一般，從CProtocol派生出一個新的協議類?！?
　　
　　從Andy的表情可以看出，他還算滿足。作為協議類的客戶，CPtzHal并不需要知道這個具體協議到底是英特爾的還是三星的，說不準它是將來某個別的廠商所提供的?？墒沁@有什么關系呢？不管這點如何改變，CPtzHal壓根就不用變。這，正是多態所帶來的好處。
　　
　　我和Andy的對話就這樣結束了嗎？不，還沒有。這正如我要跟你講的有關OOP的故事，還將繼續。

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