CHAP8_1 (1018808), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

В хорошо спроектированной объектно-ориентированной системе было бы невозможно получить доступ к полю name.⁴ Позвольте мне повторить это, потому что эта концепция так фундаментальна: невозможно получить доступ к полю внутри объекта, даже такому простому, как name в объекте employee. Скорее всего вы попросите employee проявить какую-нибудь способность, такую как "напечатать себя", "сохранить себя в базе данных" или "модифицировать себя, взаимодействуя с пользователем". В этом последнем случае обработчик сообщений вывел бы диалоговое окно, которое бы использовалось пользователем для ввода или изменения данных.

Главным преимуществом этого подхода является то, что отправитель сообщения может меньше волноваться о том, как организовано внутреннее хранение данных. Пока объект может себя печатать, модифицировать или делать что-нибудь еще - проблемы нет. Вы можете перевести name на Unicode, не затрагивая отправителя сообщения. Этот вопрос рассматривается далее во многих правилах этой главы книги.

95. Вам обычно не удастся переделать имеющуюся структурную программу в объектно-ориентированную.

Одним из побочных эффектов только что описанной организации является то, что обычно невозможно преобразовать структурный подход в соответствии с этим образом мыслей без полного переписывания кода. Возвращаясь вновь к печати, отметим, что соответствующим сообщением могло бы быть "воспроизвести себя на этом устройстве", а обработчику сообщения могла быть передана ссылка на обобщенный объект device, которому нужно переслать данные. Код, который фактически выполняет воспроизведение, на самом деле находится внутри этого объекта. (В порядке разъяснения: нет причины, из-за которой нельзя поддерживать несколько сообщений типа "воспроизведи себя". Например, объект электронной таблицы мог бы поддерживать сообщения "воспроизвести себя в виде таблицы", "воспроизвести себя в виде графика" и "воспроизвести себя в виде круговой диаграммы").

В структурной системе код, который выполняет воспроизведение, является внешним. Некая функция получает откуда-то объект, после чего делает различные системные вызовы для вывода его на экран. Если вы говорите о printf(), то вызовы не очень сложные, но если речь заходит о Windows или Motif - у вас появляется проблема. Объектно-ориентированный проект фактически является вывернутым наизнанку в сравнении со структурным проектом.

Преимущество объектно-ориентированного подхода в том, что вы можете менять операционную среду путем изменения реализации объекта device, и при этом в программе не затрагивается остальной код. Несмотря на это, вызванные изменения столь фундаментальны, что полный перевод возможен лишь после переработки в программе каждой функции, которая прямо вызывает функцию операционной системы. Это нетривиальное мероприятие, которое вероятно потребует отбрасывания большей части кода в существующем приложении.

Сообщение "модифицировать себя" аналогично: диалоговое окно модификации в стандартной структурной программе изображается внешним кодом. В объектно-ориентированном проекте объект сам взаимодействует с пользователем в ответ на получение сообщения "модифицировать себя" - наизнанку в сравнении со структурным подходом. И снова преимущество в том, что изменения полей, которые должны быть модифицированы, концентрируются в определении класса. Вам не нужно искать по всей программе код, который использует объекты класса, каждый раз, когда меняется поле в определении класса.

Мой опыт с гибридными приложениями не очень удачен: кажется, что в них соединяются все проблемы как структурных, так и объектно-ориентированных систем без каких то преимуществ тех и других. Это реальная опасность для тех, у кого "нет времени, чтобы делать все правильно" - они могут получить в итоге несопровождаемый гибрид.

Ошибочно рассматривать тело существующего кода, вне зависимости от его размера, в качестве "ценного имущества", в которое вы должны постоянно инвестировать. Вы не выбросите деньги, потраченные на написание существующего кода, когда решитесь от него отказаться. Деньги, потраченные на написание кода, уже наверное окупились за счет продаж, и теперь, чтобы чего-то достичь, вы должны не дорабатывать существующий код, а писать новый. Начинающая фирма-конкурент, способная лишь куснуть вас за пятку, разрабатывает свой продукт с самого начала и получает преимущество за счет использования современной технологии и идей по методологии проектирования. Между тем ваш существующий код запирает вас в рамках обветшалого проекта и устаревшей технологии. Нельзя просто откинуться на спинку кресла и почить на лаврах - вы должны постоянно переписывать свой продукт заново, чтобы совершенствовать его каким-либо заметным образом.

Я должен сказать, что многие со мной в этом месте не согласны. Рецензент одной из моих недавних статей ответил на (возможно, слишком упрощенное) утверждение, что гибридные приложения "не работают", заявив: "Я знаю массу торгово-транспортных приложений, которые написаны именно таким образом, приносят прибыль своим создателям и, следовательно, работают". С другой стороны, тот факт, что этот рецензент работает в фирме, владеющей несколькими огромными гибридными приложениями, очевидно, повлиял на его отзыв. Один из этих гибридов задерживался с выходом на рынок более чем на год во время, когда писалась рецензия, и сопровождение было постоянным кошмаром для большинства остальных, но я думаю, что эти проблемы были недостаточно важными, чтобы их учитывать, потому что этот конкретный программист не занимался сопровождением.

96. Объект производного класса является объектом базового класса.

97. Наследование - это процесс добавления полей данных и методов-членов.

В С++ производный класс может рассматриваться как механизм добавления полей данных и обработчиков сообщений к существующему определению класса - к базовому классу. (Вы можете также смотреть на наследование как на средство изменения поведения объекта базового класса при получении им конкретного сообщения. Я вернусь к такой точке зрения при обсуждении виртуальных функций). В таком случае иерархия классов является просто средством представления полей данных и методов, определяемых для конкретного объекта. Объект содержит все данные и методы, объявленные на его уровне, а также на всех вышележащих уровнях.

Общая ошибка, совершаемая начинающими программистами на С++, состоит в том, что они смотрят на иерархию классов и думают, что сообщения передаются от объектов производного класса к объектам базового класса. Помните, что иерархия классов С++ не существует во время выполнения. Все, что у вас есть во время выполнения, это фактические объекты, чьи поля определяются во время компиляции при помощи иерархии классов.

В этом вопросе путаница создана многими книгами по языку Smalltalk, описывающими реализацию во время выполнения системы обработки сообщений так, как если бы сообщения передавались от производного к базовому классу.⁵ Это просто неверно (и в случае Smalltalk, и в случае С++). С++ использует наследование. Производный класс - это тот же базовый класс, но с несколькими добавленными полями и обработчиками сообщений. Следовательно, когда объект С++ получает сообщение, он или обрабатывает его, или нет; он или определяет обработчик, или получает его в наследство. Если ни то, ни другое не имеет места, то сообщение просто не может быть обработано. И оно никуда не передается.

Не путайте отношение наследования с объединением. При объединении в один класс (контейнер) вложен объект другого класса (в отличие от наследования от другого класса). Объединение в действительности лучше, чем наследование, если у вас есть возможность выбора, потому что отношения сцепления между вложенным объектом и внешним миром гораздо слабее, чем отношения между базовым классом и внешним миром.

Объединение позволяет методам контейнера действовать подобно фильтру, через который передаются сообщения, предназначенные для вложенного объекта. Обработчики сообщений часто будут иметь одинаковые имена в контейнере и во вложенном объекте. Например:

class string // строка

{

// ...

public:

const string &operator=( const string &r );

};

class numeric_string // строка, содержащая число

{

string str;

// ...

public:

const string &operator=( const string &r );

}

const string &numeric_string::operator=( const string &r )

{

if( r.all_characters_are_digits() ) // все символы - цифры

str = r;

else

throw invalid_assignment();

return *this;

}

Это на самом деле довольно слабый пример объединения, потому что, если бы функция operator=() была виртуальной в базовом классе, то объект numeric_string мог бы наследовать от string и заместить оператор присваивания для проверки на верное числовое значение. С другой стороны, если перегруженная операция сложения + в классе string выполняет конкатенацию, то вам может понадобиться перегрузить + в классе numeric_string для выполнения арифметического сложения (т.е. преобразовывать строки в числа, которые складывать и затем присваивать результат строке). Объединение в последнем случае решило бы немного проблем.

Возвращаясь к наследованию, отметим, что объекты классов, показанных в таблице 3, вероятно будут размещаться в памяти одинаково. Каждое из этих определений, как вы заметили, имеет компонент some_cls, но доступ к этому компоненту требует совершенно разных процедур и механизмов. В этой книге я использую выражение "компонент базового класса" по отношению к той части объекта, которая определена на уровне базового класса, а не к вложенному объекту. То есть, когда я говорю, что объект производного класса имеет "компонент базового класса", то имею в виду, что некоторые из его полей и обработчиков сообщений определены на уровне базового класса. При рассмотрении вложенного объекта я буду называть его "полем" или "вложенным объектом".

Таблица 3. Два определения класса, одинаково представляемые

на уровне машинного кода.

98. Сначала проектируйте объекты.

Первым пунктом повестки дня всегда должно быть проектирование системы обмена сообщениями, обычно посредством диаграмм объектов типа описанных Бучем. Начиная с иерархии классов, вы проявляете склонность к избыточному проектированию, реализуя возможности, которые не нужны. Кроме того, не зная, как нужно связать объекты друг с другом, обычно трудно сказать заранее, какие возможности потребуются в каждом классе. Тяжело обобщать, когда у вас нет деталей.

99. Затем проектируйте иерархию снизу вверх.

После того, как вы спроектировали систему объектов и сообщений, вы можете приступать к иерархии. Откиньтесь на спинку кресла и взгляните на различные объекты, и вы увидите, что многие из них получают похожие сообщения. Если два сообщения, посылаемые к разным объектам, похожи, но не одинаковы, то вам может подойти слегка более общее компромиссное, которое сможет работать и в том, и в другом месте. Обработчики для всех общих сообщений должны быть сконцентрированы в единый базовый класс. Например, имея один объект, получающий сообщения A, B и C, и второй объект, получающий A, B, D и E, вы должны остановиться на маленькой иерархии классов, в которой базовый класс реализует обработчики сообщений для A и B, один производный класс реализует обработчик для C, а второй производный класс - обработчики для D и E. Вы продолжаете этот процесс соединения общих элементов в общие базовые классы до тех пор, пока нечего будет соединять. Теперь у вас есть иерархия базовых классов.

Вы заметите, что чем более общим является класс, тем выше он расположен в иерархии. Например, класс управляющего manager вероятно имеет все свойства класса обобщенного служащего employee, а также несколько дополнительных свойств (таких, как список подчиненных служащих). Тогда для manager имеет смысл наследовать от employee, потому что это добавит возможности, отсутствующие в базовом классе employee.

На этом этапе процесса проектирования вы все еще даже не подумали о том, что же должно быть внутри объектов. Вы по-прежнему имеете дело только с системой обмена сообщениями.

Последним шагом на этом этапе проектирования - после того, как вы сделали эскиз проекта иерархии классов - остается запись определений классов. Вы добавите открытые (public) функции-члены для каждого сообщения, получаемого объектом. Эти обработчики сообщений являются единственными открытыми членами вашего определения класса. Все остальное должно быть закрытым или защищенным. Вскоре об этом подробнее.

99.1. Базовые классы должны иметь более одного производного объекта.

Это просто другая точка зрения на предыдущее правило. Если базовый класс является способом концентрации сходных свойств в одном месте, то есть смысл в том, чтобы никогда не иметь всего один производный класс. Если он у вас один, то возможности этого единственного потомка должны быть переданы родителю.

100. Возможности, определенные в базовом классе, должны использоваться всеми производными классами.

101. С++ - это не Smalltalk: избегайте общего класса object.

Процесс разработки иерархии снизу вверх обычно дает вам лес из маленьких деревьев, скорее широких, чем высоких. Построение иерархии снизу вверх поможет вам избежать общей проблемы для иерархий классов С++: класса object, от которого наследуется все в системе, как в Smalltalk. Такой проект хорош для Smalltalk, но, как правило, не работает в С++. Какое свойство мог бы реализовывать этот общий object? То есть какое свойство должен иметь каждый объект каждого класса в вашей программе? Единственное, что приходит на ум, это - управление памятью, способность объекта себя создать. Это делается в С++ посредством оператора new, который в действительности является функцией глобального уровня. Фактически вы можете смотреть на глобальный уровень С++, как на функциональный эквивалент object в Smalltalk. Хорошая иерархия классов С++ представляет собой обычно коллекцию иерархий меньшего размера. Процитируем такого авторитета, как самого Бьярна Страуструпа - создателя С++ - по этому поводу⁶ :

Смысл здесь заключается в том, что те стили, которые подходят и хорошо поддерживаются в Smalltalk, не обязательно подходят для С++. В частности, рабское следование стилю Smalltalk в С++ ведет к неэффективным, уродливым и с трудом сопровождаемым программам на С++. Причина в том, что хороший С++ требует проекта, который извлекает преимущества из системы статических типов С++, а не борется с ней. Smalltalk поддерживает систему динамических типов (и только) и эта точка зрения, переведенная на С++, ведет к чрезвычайно ненадежному и уродливому приведению типов.

...Вдобавок, Smalltalk поощряет людей смотреть на наследование, как на единственный, или, по меньшей мере, основной метод организации программ, и организовывать классы в иерархии с единственной вершиной. В С++ классы являются типами, и наследование ни в коем случае не является единственным средством организации программ. В частности, шаблоны являются основным средством представления контейнерных классов.

Характеристики

Список файлов книги