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C++代码优化(四):通过分层来体现 “有一个“ 或 “用...来实现“

news 2024/11/15 5:50:42

1.引言

2.对象之间的关系

3.组合优于继承

4.示例

5.分层设计体现“用...来实现”

6.总结

1.引言

在C++代码优化中，通过分层（也称为模块化或模块化设计）来体现“有一个”或“用...来实现”的思想，可以使代码更加清晰、易于维护和扩展。分层设计将代码划分为不同的层次或模块，每个模块负责特定的功能，并通过接口与其他模块进行交互。

通过分层来体现 "有一个" 或 "用...来实现" 是一种合理的设计策略，用来表示类之间的关系和职责分离。这个方法通常用于避免过度使用继承，通过组合（Composition）来替代继承，实现更灵活的代码结构。

2.对象之间的关系

“有一个”（Has-a）关系表示一个类拥有另一个类作为其成员，而不是通过继承来共享行为。这样可以降低类之间的耦合度，减少代码复杂度，同时使代码更加灵活和易于维护。

“是一个”（is-a）关系通常用于描述面向对象编程中的继承关系。当一个类（子类或派生类）继承自另一个类（基类或父类）时，我们称子类“is-a”基类。这意味着子类不仅继承了基类的所有属性和方法（除非它们是私有的且未被重新实现），还可以添加自己的属性和方法或重写基类的方法以提供特定的实现。

面向对象编程中类与类之间的关系(一)-CSDN博客

面向对象编程中类与类之间的关系(二)-CSDN博客

3.组合优于继承

组合优于继承:什么情况下可以使用继承?-CSDN博客

4.示例

假设我们有一个 Engine 类代表引擎，Car 类代表汽车，Airplane 类代表飞机。Car 和 Airplane 都依赖于 Engine 的功能，但它们不应该继承 Engine。我们可以通过组合来实现这种“有一个”关系。


#include <iostream>// 引擎类
class Engine {
public:void start() {std::cout << "Engine starts" << std::endl;}void stop() {std::cout << "Engine stops" << std::endl;}
};// 汽车类：用引擎来实现
class Car {
public:Car() : engine(new Engine()) {}  // Car 拥有一个 Engine 对象~Car() { delete engine; }void drive() {engine->start();std::cout << "Car is driving" << std::endl;}void park() {std::cout << "Car is parked" << std::endl;engine->stop();}private:Engine* engine;  // “有一个”关系
};// 飞机类：用引擎来实现
class Airplane {
public:Airplane() : engine(new Engine()) {}  // Airplane 拥有一个 Engine 对象~Airplane() { delete engine; }void fly() {engine->start();std::cout << "Airplane is flying" << std::endl;}void land() {std::cout << "Airplane is landing" << std::endl;engine->stop();}private:Engine* engine;  // “有一个”关系
};int main() {Car car;car.drive();car.park();Airplane airplane;airplane.fly();airplane.land();return 0;
}

5.分层设计体现“用...来实现”

分层设计通过组合对象实现代码功能，将复杂功能拆解成多个层次，每个类只负责一个独立的职责。比如在游戏开发中，一个 Character 类可以组合不同的 Weapon 或 Armor，通过组合来动态决定某个角色的行为，而不是通过继承提供武器或护甲功能。

#include <iostream>// 武器基类
class Weapon {
public:virtual void use() = 0;  // 纯虚函数，表示接口
};// 具体的武器
class Sword : public Weapon {
public:void use() override {std::cout << "Swinging a sword" << std::endl;}
};class Bow : public Weapon {
public:void use() override {std::cout << "Shooting an arrow" << std::endl;}
};// 角色类
class Character {
public:Character(Weapon* weapon) : weapon(weapon) {}  // 角色“有一个”武器void attack() {weapon->use();  // 使用组合的武器实现攻击功能}private:Weapon* weapon;  // “有一个”关系
};int main() {Sword sword;Bow bow;Character warrior(&sword);  // 战士用剑攻击warrior.attack();Character archer(&bow);  // 弓箭手用弓攻击archer.attack();return 0;
}

组合使得类可以更加灵活地组合功能。在上述例子中，Character 并不需要继承具体的武器类，而是通过组合 Weapon 接口，可以动态选择具体的武器类型。这样可以减少类的层次关系，使得代码更加模块化。