面向對象設計（OOD）是面向對象編程（OOP）必不可少的一個環(huán)節(jié)，只有好的設計，才能保障程序的質量。面向對象設計的主要任務就是類的設計，不少面向對象（OO）的先驅和前輩已經提出了很多關于類的設計原則，用于指導OOP，其中就包括類設計的五項基本原則。

1.單一職責原則（Single Resposibility Principle，SRP）

專注是一個人的優(yōu)良品質，同樣，單一職責也是一個類的優(yōu)良設計。單一職責的核心思想：一個類只做好一件事情。

單一職責原則可以看作是高內聚、低耦合在面向對象原則上的引申。類的職責過多，容易導致類間職責依賴，提高耦合度，降低內聚性。通常意義下的單一職責，指的是類只有一種單一功能，不要為類設計過多的功能，交雜不清的功能會使代碼雜亂，提高程序開發(fā)的難度和系統(tǒng)出錯的概率，降低系統(tǒng)的可維護性。

要舉個體現(xiàn)單一職責原則的最常見的例子無疑就是STL中的迭代器的設計。有些人覺得容器跟迭代器的分離是不好的設計，覺得增加了復雜度，不如直接把迭代器放在容器里更為簡潔。不過很多人還是不這樣認為，因為類的數量越多并不代表就越復雜，另外迭代器如果放到容器里面，就會暴露容器的一些內部結構，不太符合封裝的思想。還有就是可擴展性的問題，因為對容器的訪問遍歷會有多種需求，如果把迭代器隔離開來你可以不修改容器類，再定義些特制的迭代器就行了，這樣不管有什么奇怪的需求只要寫個對應的迭代器出來就行了。

2.開放封閉原則（Open Closed Principle，OCP）

開閉原則指的是開放封閉原則，即對擴展開放，對修改封閉。

所謂修改封閉，就是之前設計好的類，不要去修改。比如刪除掉一個成員函數、改變成員函數的形參列表或更改數據成員類型等。實現(xiàn)對修改封閉，關鍵在于抽象化。對一個事物抽象化，實質上是對一個事物進行概括、歸納、總結，將其本質特征抽象地用一個類來表示，這樣類才會相對穩(wěn)定，無需更改。

所謂擴展開放，就是在不改變已存在的類的前提下可以添加很多功能。一般是通過繼承和多態(tài)來實現(xiàn)，如此一來，可以保持父類的原樣，只需在子類中添加些所需的新功能。

“需求總是變化的”，如果遵循開放封閉原則，合理設計就能封閉變化，使類能夠靈活的擴展所需的功能。

3.里氏替換原則（Liskov Substituion Principle，LSP）

Liskov替換原則指的是：子類可以替換父類并出現(xiàn)在父類能夠出現(xiàn)的任何地方。這個原則是Liskov于1987年提出，它同樣可以從Bertrand Meyer的DBC（Design by Contract，按契約設計）的概念推出。

C++語言機制將類的抽象與多態(tài)建立在繼承的基礎上，其實現(xiàn)的方法是面向接口編程：通過提取純虛類（Abstract Class），將公共部分抽象為基類接口或由子類重寫覆蓋基類方法來達到多態(tài)的目的。Liskov替換原則的作用就是為了保證繼承復用的可靠。

下面來舉個違反替換原則的特殊例子：
 正方形與長方形的問題也是屬于“圓不是橢圓”這類問題。我們知道正方形是一個特殊的長方形，所以可以設計兩個類，正方形類繼承自長方形類。長方形類有兩個成員變量，分別表示長和寬，有個計算面積的成員函數。假如計算面積的方法是virtual的，這樣能實現(xiàn)多態(tài)。在先設定長和寬后再調用計算面積的方法。我們知道正方形是長和寬相等的，如果設定長和寬的時候不是一樣的，然后調用了正方形的面積計算公式，這樣肯定就錯了。你可能會問咋這么扯蛋啊，為啥把長和寬設成不一樣啊。很多設計思想和方法是一來為了方便，二來為了讓用戶少犯錯誤，就是不管你怎么使用都不會出錯，要出錯應該是在編譯時出錯，放置運行時出錯。如果出現(xiàn)上面說的情況編譯器是沒法讓你知道出錯了的。

所以一個正方形類繼承自長方形類的設計是不好的（注意的一點是你違反了Liskov替換原則并不是說就寫的代碼就會出錯，只是說設計不太合理。實際上你這樣設計代碼沒準可以正常的跑得很好呢，如果沒有出現(xiàn)一些特殊情況可能是一點bug也沒有，只不過設計不合理為導致一些安全隱患而已)。

4. 依賴倒置原則（Dependecy Inversion Principle，DIP）

其核心思想是：依賴于抽象。具體而言就是高層模塊不依賴于底層模塊，二者都依賴于抽象；抽象不依賴于具體，具體依賴于抽象。依賴倒置原則是對傳統(tǒng)過程性設計方法的“倒轉”，是高層次模塊復用及其可維護性的有效規(guī)范。

依賴一定存在于類與類、模塊與模塊之間。類與類之間產生依賴時，依賴倒置原則的理解可以描述如下：依賴就是剛開始時具體細節(jié)間互相依賴，我們將實現(xiàn)的細節(jié)變成抽象類，降低類間耦合度。然后有了抽象類，繼承自它的實現(xiàn)類也要依賴它。那倒置兩字咋理解呢? 一般情況我們是先關注細節(jié)，然后根據細節(jié)抽象出來一些概括的方法，所以按常理一般是抽象要依賴于細節(jié)的，而現(xiàn)在是是倒過來了,確定一個抽象類后，那些細節(jié)的實現(xiàn)得以抽象出來的方法為基準，變成了細節(jié)依賴于抽象了，不然你要繼承了一個抽象類，你不完全實現(xiàn)它的方法的話可不讓你實例化對象的啊。

當兩個模塊之間存在緊密的耦合關系時，最好的方法就是分離接口和實現(xiàn)：在依賴之間定義一個抽象的接口，供高層模塊調用，底層模塊實現(xiàn)接口的定義，從而有效控制耦合關系，達到依賴于抽象的設計目的。

依賴于抽象就是不對實現(xiàn)編程，而對接口編程。依賴于抽象是一個通用原則，而有些時候依賴于細節(jié)是在所難免的，我們需要根據具體情況在在抽象與具體之間進行取舍。

5.接口分離原則（Interface Segregation Principle，ISP）

該原則的核心思想是：使用多個小的專門的接口，而不要使用一個大的總接口。具體而言，接口應該是內聚的，應該避免“胖”接口。一個類對另一個類的依賴應該建立在最小的接口上，而不要強迫依賴不同的方法，這是一種接口污染。

其實簡單點的講與前面說的單一職責類似，這里的接口不是函數接口，而是一個類。C#中的有專門的接口interface，和類區(qū)分開來，而且C#中不像C++支持類的多繼承，只支持接口的多繼承，所以這里可以把接口理解成功能更小更特殊的類，一個接口可能就只要那么幾個很少的方法就OK了。

接口分離手段主要有以下兩種方式：
 （1）利用委托分離接口；
 （2）利用多重繼承分離接口。

6.小結

概括地講，面向對象設計原則仍然是面向對象思想的體現(xiàn)。例如，
 （1）單一職責原則要求類只負責一件事情。接口分離原則，讓客戶只關心他們所需的接口。單一職責原則與接口分離原都體現(xiàn)了內聚的思想；
 （2）開放封閉原則，要求類不作修改而能夠擴展功能，體現(xiàn)了類的封裝與繼承；
 （3）Liskov替換原則，要求派生類要能夠替換基類，是對類繼承的規(guī)范；
 （4）依賴倒置原則，要求類依賴于抽象，而不是實現(xiàn)，是抽象思想的體現(xiàn)。

上面五條面向對象設計原則，可以幫助我們設計出代碼易于復用、功能易于擴展、運營易于維護的程序，需要我們在實踐中遵守。

以上就是c++ 面向對象設計五大原則的詳細內容，更多關于c++ 面向對象設計的資料請關注腳本之家其它相關文章！

最新評論