软件工程思想-第13章

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用程序要维护复杂的状态机。
鉴于阻塞方式和非阻塞方式各有优缺点，CNC　服务器采用了混合方式。主线程采用非阻塞的消息驱动方式，可以快速响应客户机的入连接。在子线程中，仍采用非阻塞的消息驱动方式接受客户机的请求，只有在响应请求时，采用阻塞的方式一次性地完成数据的发送或接收。

5。5。4　应用示例
图5。17、图5。18是参加协同工作的两个客户程序示例，这两个程序均用Intra3D　2。0　和CNC　1。0开发。图5。17的客户程序向CNC　服务器订阅　。3ds和　。obj格式的多边形模型数据并执行交互式绘制。图5。18的客户程序向CNC　服务器订阅商业统计图形数据并执行交互式绘制。另有一个客户机（数据源）向CNC　服务器发布各种数据，并用组播来通知各个客户机当前发布了什么数据（短消息）。
　　Intra3D　2。0和CNC　1。0目前已经可以实用，请与作者联系，免费索取软件。

5。6　　小　结

让我们用著名3D游戏软件Quake的设计师Michael　Abrash　的话总结本章：“所有真正杰出的设计一旦被设计好，看起来都是那么的简单和显而易见。但是在获得杰出设计的过程中，需要付出令人难以置信的努力。”＇Abrash　1998＇

图5。17　　绘制。3ds和。obj模型的客户程序

图5。18　　绘制商业统计图形的客户程序

第六章　　C＋＋面向对象程序设计

　　六年前，我刚热恋“面向对象”（Object…Oriented）时，一口气记住了近十个定义。六年后，我从几十万行程序中滚爬出来准备写点心得体会时，却无法解释什么是“面向对象”，就象说不清楚什么是数学那样。
　　软件工程中的时髦术语“面向对象分析”和“面向对象设计”，通常是针对“需求分析”和“系统设计”环节的。“面向对象”有几大学派，就象如来佛、上帝和真主用各自的方式定义了这个世界，并留下一堆经书来解释这个世界。
　　有些学者建议这样找“对象”：分析一个句子的语法，找出名词和动词，名词就是对象，动词则是对象的方法（即函数）。
　　当年国民党的文人为了对抗毛泽东的《沁园春·雪》，特意请清朝遗老们写了一些对仗工整的诗，请蒋介石过目。老蒋看了气得大骂：“娘希匹，全都有一股棺材里腐尸的气味。”
　　我看了几千页的软件工程资料，终于发现自己有些“弱智”，无法理解“面向对象”的理论，同时醒悟到“编程是硬道理。”
　　面向对象程序设计语言很多，如Smalltalk、Ada、Eiffel、Object　Pascal、Visual　Basic、C＋＋等等。C＋＋语言最讨人喜欢，因为它兼容C语言，并且具备C语言的性能。近几年，一种叫Java的纯面向对象语言红极一时，不少人叫喊着要用Java革C＋＋的命。我认为Java好比是C＋＋的外甥，虽然不是直接遗传的，但也几分象样。外甥在舅舅身上玩耍时洒了一泡尿，俩人不该为此而争吵。
　　关于C＋＋程序设计的书藉非常多，本章不讲C＋＋的语法，只讲一些小小的编程道理。如果我能早几年明白这些小道理，就可以大大改善数十万行程序的质量了。

6。1　　C＋＋面向对象程序设计的重要概念

　　早期革命影片里有这样一个角色，他说：“我是党代表，我代表党，我就是党。”后来他给同志们带来了灾难。
　　会用C＋＋的程序员一定懂得面向对象程序设计吗？
　　不会用C＋＋的程序员一定不懂得面向对象程序设计吗？
　　两者都未必。就象坏蛋入党后未必能成为好人，好人不入党未必变成坏蛋那样。
　　我不怕触犯众怒地说句大话：“C＋＋没有高手，C语言才有高手。”在用C和C＋＋编程8年之后，我深深地遗憾自己不是C语言的高手，更遗憾没有人点拨我如何进行面向对象程序设计。我和很多C＋＋程序员一样，在享用到C＋＋语法的好处时便以为自己已经明白了面向对象程序设计。就象挤掉牙膏卖牙膏皮那样，真是暴殄天物呀。
　　人们不懂拼音也会讲普通话，如果懂得拼音则会把普通话讲得更好。不懂面向对象程序设计也可以用C＋＋编程，如果懂得面向对象程序设计则会把C＋＋程序编得更好。本节讲述三个非常基础的概念：“类与对象”、“继承与组合”、“虚函数与多态”。理解这些概念，有助于提高程序的质量，特别是提高“可复用性”与“可扩充性”。

6。1。1　类与对象
　　对象（Object）是类（Class）的一个实例（Instance）。如果将对象比作房子，那么类就是房子的设计图纸。所以面向对象程序设计的重点是类的设计，而不是对象的设计。
　　类可以将数据和函数封装在一起，其中函数表示了类的行为（或称服务）。类提供关键字public、protected和private用于声明哪些数据和函数是公有的、受保护的或者是私有的。这样可以达到信息隐藏的目的，即让类仅仅公开必须要让外界知道的内容，而隐藏其它一切内容（参见5。2。1节“信息隐藏”）。我们不可以滥用类的封装功能，不要把它当成火锅，什么东西都往里扔。
　　类的设计是以数据为中心，还是以行为为中心？
　　主张“以数据为中心”的那一派人关注类的内部数据结构，他们习惯上将private类型的数据写在前面，而将public类型的函数写在后面，如表8。1（a）所示。
　　主张“以行为为中心”的那一派人关注类应该提供什么样的服务和接口，他们习惯上将public类型的函数写在前面，而将private类型的数据写在后面，如表8。1（b）所示。

Class　A
｛
　　private：
　　int　　　　i；　j；
　　float　　x；　y；
　　　　…
　　public：
　　void　Func1（void）；
　　void　Func2（void）；
　　…
｝
class　A
｛
　　public：
　　void　Func1（void）；
　　void　Func2（void）；
　　…
　　private：
　　int　　　　i；　j；
　　float　　x；　y；
　　　　…
｝
表8。1（a）　以数据为中心的书写风格　　　　　　　　　　　　　表8。1（b）以行为为中心的书写风格

　　很多C＋＋教课书主张在设计类时“以数据为中心”。我坚持并且建议读者在设计类时“以行为为中心”，即首先考虑类应该提供什么样的函数。Microsoft　公司的规范的核心是接口设计，的接口就相当于类的公有函数＇Rogerson　1999＇。在程序设计方面，咱们不要怀疑Microsoft公司的风格。
　　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。因为有些程序员搞不清楚“继承”（Inheritance）、“组合”（position）、“多态”（　Polymorphism）这些概念。

6。1。2　继承与组合
　　如果A是基类，B是A的派生类，那么B将继承A的数据和函数。示例程序如下：
class　A
　　｛
　　public：
void　　Func1（void）；
void　　Func2（void）；
｝；

　　class　B　：　public　A
　　｛
　　public：
void　　Func3（void）；
void　　Func4（void）；
｝；

//　Example
main（）
　　｛
B　　b；//　B的一个对象
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”。我们要给“继承”立一些使用规则：
　　一、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。不要觉得“白吃白不吃”，让一个好端端的健壮青年无缘无故地吃人参补身体。
　　二、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是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
　　｛
…
　　｝；

（2）若在逻辑上A是B的“一部分”（a　part　of），则不允许B继承A的功能，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Eye、Nose、Mouth、Ear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，冗长的程序
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；
　　｝；

如果允许Head从Eye、Nose、Mouth、Ear派生而成，那么Head将自动具有Look、　Smell、Eat、Listen这些功能：
//　错误的设计
　　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。
　　一只公鸡使劲地追打一只刚下了蛋的母鸡，你知道为什么吗？
　　因为母鸡下了鸭蛋。
　　本书3。3节讲过“运行正确”的程序不见得就是高质量的程序，此处就是一个例证。

6。1。3　虚函数与多态
　　除了继承外，C＋＋的另一个优良特性是支持多态，即允许将派生类的对象当作基类的对象使用。如果A是基类，B和C是A的派生类，多态函数Test的参数是A的指针。那么Test函数可以引用A、B、C的对象。示例程序如下：
class　A
　　｛
　　　　public：
　　void　　Func1（void）；
　　｝；

void　Test（A　*a）
　　｛
a…》Func1（）；
　　｝

class　B　：　public　A
　　｛
　　…
　　｝；
class　C　：　public　A
　　｛
　　…
　　｝；

　　//　Example
main（）
｛
　　A　　a；
　　B　　b；
　　C　　c；
　　Test（&a）；
　　Test（&b）；
　　Test（&c）；
｝；

　　以上程序看不出“多态”有什么价值，加上虚函数和抽象基类后，“多态”的威力就显示出来了。
　　C＋＋用关键字virtual来声明一个函数为虚函数，派生类的虚函数将覆盖（override）基类对应的虚函数的功能。示例程序如下：
class　A
　　｛
　　　　public：
　　virtual　void　　Func1（void）｛　coutFunc1（）；
　　｝

class　B　：　public　A
　　｛
　　　　public：
　　virtual　void　　Func1（void）｛　cout