c++ - 类 Square 应该从类 Rectangle 公开继承吗？

Question

在阅读了关于公共(public)继承的“Effective C++”部分后，我发现这个问题非常有趣。在我说是之前，这是常识，因为每个方块 是 矩形，但不一定是其他方式。但是请考虑以下代码:

void makeBigger(Rectangle& r) { 

    r.setWidth(r.width() + 10); 

} 

此代码非常适合 Rectangle ，但会破坏 Square如果我们将对象传递给 makeBigger - 它的双方将变得不平等。

那么我该如何处理呢？ 这本书没有提供答案(还没有？)，但我正在考虑解决这个问题的几种方法:

覆盖 setWidth()和 setHeight() Square 中的方法类(class)也调整了对方。

缺点:代码重复，不需要Square的2个成员.

对于 Square不继承自 Rectangle并独立 - 拥有 size , setSize()等等。

缺点:奇怪 - 正方形毕竟是矩形 - 重用会很好Rectangle的特征，如直角等。

制作 Rectangle抽象(通过给它一个纯虚拟析构函数并定义它)并有第三个类来表示不是正方形的矩形并继承自 Rectangle .这将迫使我们将上述函数的签名更改为:
void makeBigger(NotSquare& r);
除了有额外的类(class)外，看不出任何缺点。

有没有更好的办法？我倾向于第三种选择。

Answer 1

这是我发现处理不当的面向对象设计的关键原则之一。迈耶先生在讨论您所指的这本书方面做得非常出色。

诀窍是记住这些原则必须应用于具体的用例。使用继承时，请记住，关键是当您想将该对象用作...时，“is a”关系适用于该对象，因此正方形是否为矩形取决于您将要做什么将来有矩形。

如果您将独立设置矩形的宽度和高度，那么不，正方形不是矩形(在您的软件上下文中)，尽管它是数学上的。因此，您必须考虑将如何处理基础对象。

在您提到的具体示例中，有一个规范的答案。如果让 makeBigger 成为矩形的虚成员函数，那么每个函数都可以以适合类的方式进行缩放。但是，如果适用于矩形的所有(公共(public))方法都适用于正方形，那么这只是好的 OO 设计。

因此，让我们看看这如何适用于您迄今为止的努力:

我经常在生产代码中看到这种事情。在其他良好的设计中修复差距是可以原谅的，但这是不可取的。但这是一个问题，因为它导致代码在语法上正确，但在语义上不正确。它会编译，并做一些事情，但意思是不正确的。假设您正在迭代一个矩形 vector ，并将宽度缩放 2，将高度缩放 ​​3。这对于正方形在语义上没有意义。因此它违反了“优先编译时错误而不是运行时错误”的原则。

在这里，您正在考虑使用继承来重用代码。有句话叫“用继承是要重用，不是要重用”。这意味着，您希望使用继承来确保 oo 代码可以在其他地方重用，作为其基础对象，而无需任何手动 rtti。请记住，还有其他代码重用机制:在 C++ 中，这些包括函数式编程和组合。

如果正方形和矩形具有共享代码(例如，根据它们具有直角的事实计算面积)，则可以通过组合来实现(每个都包含一个公共(public)类)。在这个简单的例子中，你可能最好使用一个函数，例如:
compute_area_for_rectangle(Shape* s){return s.GetHeight() * s.GetWidth());}
在命名空间级别提供。

因此，如果 Square 和 Rectangle 都继承自 Shape 基类，Shape 具有以下公共(public)方法:draw()、scale()、getArea() ...，所有这些对于任何形状都具有语义意义，并​​且通用公式可以通过命名空间级函数共享。

我想如果你稍微思考一下这一点，你会发现你的第三个建议有很多缺陷。

关于 oo 设计的观点:正如 icbytes 提到的，如果你打算有第三个类，这个类是一个有意义地表达常见用途的公共(public)基础更有意义。形状还可以。如果主要目的是绘制对象，那么 Drawable 可能是另一个好主意。

你表达这个想法的方式还有其他一些缺陷，这可能表明你对虚拟析构函数有误解，以及抽象意味着什么。每当您将类的方法设为 virtual 以便另一个类可以覆盖它时，您也应该将析构函数声明为 virtual (S.M. 确实在 Effective C++ 中讨论了这一点，所以我想您会自己发现这一点)。这并不使它抽象。当您声明至少一种纯虚拟方法时，它变得抽象 - 即没有实现
虚拟无效 foo() = 0;//例如
这意味着有问题的类不能被实例化。显然，因为它至少有一个虚方法，它也应该有声明为虚的析构函数。

我希望这有帮助。请记住，继承只是一种可以重用代码的方法。好的设计来自所有方法的最佳组合。

为了进一步阅读，我强烈推荐 Sutter 和 Alexandrescu 的“C++ 编码标准”，尤其是关于类设计和继承的部分。第34条“优先组合而不是继承”和第37条“公共(public)继承是可替代性。继承，不是重用，而是被重用。”