标题: C++面向对象编程原则及人类示例
作者: 叶飞虎
日期: 2017.10.12
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1. 概述
在 C++ 面向对象编程中，有很多开发人员无法把控类，以及应该如何编写。在编写类时
有几个原则必须遵循，这样可以使类拥有健壮性及可用性。人类示例 TPerson 描述了类的
生命力，以及类的属性、行为和事件。
面向对象编程的二个基本特征：封装和继承。
封装的目的是为了信息隐藏，并保证类数据成员的私有性和一致性，同时数据成员之间
是强耦合，而类与类之间应该弱耦合。
继承的目的是为了扩充类的多样性，多继承和多态都是继承的扩展方式，而继承会增加
类与类之间的耦合性。
2. 面向对象编程的遵循原则
a. 类的数据成员尽量放在 private 中，若要开放信息可以通过 public 属性方法操作。
b. 类属性方法分为: 读取属性和设置属性，读取属性方法名直接用属性名无需添加前缀，
而设置属性方法前面必须添加前缀 "Set" 并后跟属性名。
c. 类提供的 public 方法必须具有完备性，如："Add" 则有 "Delete"，"Begin" 则有
"End"，"Open" 则有 "Close"，"Start" 则有 "Stop" 等等。
d. 类的 public 方法必须具有防御能力，保证类成员数据安全，类就像一个封闭的城池，
public 方法就像城门，为了保证城池安全必须在城门有检查，只有这样才能使城池
内事物免受破坏。
e. 类少用继承而多用聚合，通过聚合的方式封装在新的类中，让聚合的成员之间通过行
为和事件进行关联，并形成成员间的强耦合。若要继承最好使用单类继承，而且单类
继承也能够解决多类继承问题，即通过聚合新类并继承即可。
f. 若类内部存在主动向外发起动作时，应该设置事件，并通过事件方式来解决未来问题。
对象事件就是一个开放的接口，能够绑定相同类型参数和返回值的对象方法，因为无
需知道方法所属类就可以调用对象方法，具体使用可参见 TPerson 类。
3. 示例代码, 请参见 "Person.cpp"
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// Unit : 面向对象编程的人类示例
// Version: 1.0.0.0 (build 2017.10.12)
// Author : 叶飞虎
// Email : kyee_ye(at)126.com
// Copyright (C) Kyee workroom
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// ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
/* TPerson - 人类 */
class TPerson
{
public:
// 人的存在状态
enum TState {psNothing, // 虚无
psEnding, // 正在消亡
psComing, // 正在孕育
psLiving}; // 活着
// 性别
enum TSex {sexUnknown, // 未知
sexFemale, // 女性
sexMale, // 男性
sexNeuter, // 中性
sexF2Male, // 女变性男
sexM2Female}; // 男变性女
// 其他类别
// ??? ... ...
public:
// OnSound 事件
typedef void (TObject::*TDoSound)(void* Sender, const TAudio& ASound);
typedef struct
{
TDoSound Method;
void* Object;
} TOnSound;
// OnView 事件
typedef void (TObject::*TDoView)(void* Sender, const TAction& AView);
typedef struct
{
TDoView Method;
void* Object;
} TOnView;
// 其他事件
// ??? ... ...
public:
TPerson();
virtual ~TPerson();
// 属性
TState State() const { return FState; }
bool Living() const { return FState == psLiving; }
TDateTime Birthday() const { return FBirthday; }
TDateTime Deathday() const { return FDeathday; }
THeadInfo HeadInfo(); // 如: 头发、五官信息等等
TBodyInfo BodyInfo(); // 如: 三围信息等等
TLimbInfo LimbInfo(); // 如: 上、下肢信息等等
// ??? ... ...
bool CanProcreate() const // 是否能生育只是从性别上判断
{ return (FSex == sexFemale) || (FSex == sexMale); }
TSex Sex() const { return FSex; } // 性别
KYString Name() const { return FSocialInfo.Name(); }
KYString CertID() const { return FSocialInfo.CertID(); }
TSocialInfo& SocialInfo() { return FSocialInfo; }
// ??? ... ...
TPerson* Father() const { return FFather; }
TPerson* Mother() const { return FMother; }
long MateCount() const { return FMates.Count(); }
TPerson* Mate(long AIndex) const
{ return (TPerson*)FMates[AIndex]; }
long ChildCount() const { return FChildren.Count(); }
TPerson* Child(long AIndex) const
{ return (TPerson*)FChildren[AIndex]; }
// 设置属性
bool SetName(const KYString& AName) // 设置姓名
{ return FSocialInfo.SetName(AName); }
bool SetCertID(const KYString& ACertID) // 设置身份标识
{ return FSocialInfo.SetCertID(ACertID); }
// ??? ... ...
// 设置事件
bool SetOnSound(void* AObject, TDoSound ADoSound);
bool SetOnView(void* AObject, TDoView ADoView);
// ??? ... ...
// 生命的开始/结束
bool Begin(TPerson* AFather, TPerson* AMother);
void End(bool ANeedWait);
// 呼吸/喝/吃
void Breathe(const TGas& AGas);
void Drink(const TLiquid& ALiquid);
void Eat(const TSolid& ASolid);
// ??? ... ...
// 听到声音/看到景象/躯体感受外部信息..
void Listen(void* Sender, const TAudio& ASound);
void See(void* Sender, const TAction& AView);
// ??? ... ...
// 结婚/生子
void Marry(TPerson* AMate);
TPerson* MakeChild(TPerson* AMate);
// 其他方法
// ??? ... ...
protected:
// 状态锁
void Lock() const { FLock.Enter(); }
void Unlock() const { FLock.Leave(); }
// 状态引用计数增/减 1
bool IncRefCount();
void DecRefCount() { InterlockedDecrement(&FRefCount); }
// 对象次数增/减 1
long IncObjTimes() { return InterlockedIncrement(&FObjTimes); }
long DecObjTimes() { return InterlockedDecrement(&FObjTimes); }
// 发出声音/产生外观活动/产生性别
void DoSound(const TAudio& ASound);
void DoView(const TAction& AView);
void DoSex(TSex ASex);
// ??? ... ...
private:
// 执行初始化/释放相关对象
bool DoInitObjs();
void DoFreeObjs();
// 执行开始/结束
bool DoBegin(TPerson* AFather, TPerson* AMother);
void DoEnd();
// ??? ... ...
private:
TKYCritSect FLock; // 状态锁
TState FState; // 当前状态
long FRefCount; // 状态引用计数
long FObjTimes; // 对象引用次数
TDateTime FBirthday; // 对象出生时间
TDateTime FDeathday; // 对象消亡时间
// 对象的内在实体对象: 内在对象之间强耦合, 并通过血管和神经元关联, 而 DNA 直
// 接控制实体对象的变化, 产生物种的相似性和多样性。
// 注: 当对象消亡时, 其内在实体对象也随之消亡
TDNA* FDNA; // DNA 对象
THead* FHead; // 头对象
TBody* FBody; // 躯体对象
TLimb* FLimb; // 肢体对象
// ??? ... ...
// 对象社会特征
TSex FSex; // 性别
TSocialInfo FSocialInfo; // 如: 身份证号、姓名、籍贯等等
// ??? ... ...
// 对象关系
TPerson* FFather; // 父亲
TPerson* FMother; // 母亲
TKYList FMates; // 配偶列表
TKYList FChildren; // 孩子列表
// 事件
TOnSound FOnSound; // 发出声音事件, 如: 说话、鼓掌等等
TOnView FOnView; // 行为展示事件, 如: 跳舞等等
// ??? ... ...
public:
// 对象引用计数增/减 1(注: APerson 对象必须存在)
static long _IncRefPerson(TPerson* APerson)
{ return APerson->IncObjTimes(); }
static void _DecRefPerson(TPerson* APerson)
{ if (APerson->DecObjTimes() == 0) delete APerson; }
};
// ---------------- 构造函数和析构函数 ----------------
// 构造函数
TPerson::TPerson() : FMates(true), FChildren(true)
{
// 初始化
FState = psNothing;
FRefCount = 0;
FObjTimes = 1;
FBirthday = 0;
FDeathday = 0;
FDNA = NULL;
FHead = NULL;
FBody = NULL;
FLimb = NULL;
// ??? ... ...
FSex = sexUnknown;
// ??? ... ...
FFather = NULL;
FMother = NULL;
FOnSound.Method= NULL;
FOnSound.Object= NULL;
FOnView.Method = NULL;
FOnView.Object = NULL;
// 创建对象
// ??? ... ...
}
// 析构函数
TPerson::~TPerson()
{
// 生命结束
End(true);
// 释放对象
// ??? ... ...
}
// ---------------- 私有函数 ----------------
// 执行初始化相关对象
bool TPerson::DoInitObjs()
{
// 初始化
bool result = false;
// 创建 DNA 对象
FDNA = new TDNA(this);
if (FDNA != NULL)
{
// 创建对象列表
FHead = new THead(this, FDNA);
FBody = new TBody(this, FDNA);
FLimb = new TLimb(this, FDNA);
// 判断是否创建成功
if ((FHead != NULL) && (FBody != NULL) && (FLimb != NULL))
{
// 连接各个对象之间的血管及神经元, 神经中枢在头部对象中
// ??? ... ...
// 设置 FHead 对象事件
FHead->SetOnSound(&TPerson::DoSound);
FHead->SetOnView(&TPerson::DoView);
// ??? ... ...
// 设置 FBody 对象事件
FBody->SetOnSound(&TPerson::DoSound);
FBody->SetOnView(&TPerson::DoView);
FBody->SetOnSex(&TPerson::DoSex);
// ??? ... ...
// 设置 FLimb 对象事件
FLimb->SetOnSound(&TPerson::DoSound);
FLimb->SetOnView(&TPerson::DoView);
// ??? ... ...
// 成功
result = true;
}
else
{
FreeAndNil(FHead);
FreeAndNil(FBody);
FreeAndNil(FLimb);
FreeAndNil(FDNA);
}
}
// 返回结果
return result;
}
// 执行释放相关对象
void TPerson::DoFreeObjs()
{
FreeAndNil(FHead);
FreeAndNil(FBody);
FreeAndNil(FLimb);
FreeAndNil(FDNA);
}
// 执行开始
bool TPerson::DoBegin(TPerson* AFather, TPerson* AMother)
{
// 初始化
bool result = false;
// 生命只有一次
if ((FMother == NULL) && (AFather != NULL) && (AMother != NULL)
&& (AFather != this) && (AFather != AMother)
&& (AMother != this) && AFather->IncRefCount())
{
if (AMother->IncRefCount())
{
// 能否可以生育
if (AFather->CanProcreate() && AMother->CanProcreate()
&& (AFather->FSex == sexMale)
&& (AMother->FSex == sexFemale)
&& DoInitObjs())
{
// 父母对象
FFather = AFather;
FMother = AMother;
// DNA 继承自父母, 并孕育生命
if (FDNA->Inherit(FFather->FDNA, FMother->FDNA) && DoGestate())
{
FBirthday = Now();
result = true;
}
else
DoFreeObjs();
}
// 引用计数减 1
AMother->DecRefCount();
}
// 引用计数减 1
AFather->DecRefCount();
}
// 返回结果
return result;
}
// 执行结束
void TPerson::DoEnd()
{
// 通知内在实体对象衰竭
FHead->Crash();
FBody->Crash();
FLimb->Crash();
// ??? ... ...
// 等待引用计数为 0
while (FRefCount > 0)
Sleep(8);
// 消亡时间
FDeathday = Now();
// 内在实体对象结束
FHead->End();
FBody->End();
FLimb->End();
FDNA->End();
// ??? ... ...
// 执行释放相关对象
DoFreeObjs();
}
// ---------------- 保护函数 ----------------
// 引用计数加 1
bool TPerson::IncRefCount()
{
// 初始化
bool result = false;
// 引用计数加 1
InterlockedIncrement(&FRefCount);
if (FState == psLiving)
result = true;
else
InterlockedDecrement(&FRefCount);
// 返回结果
return result;
}
// 发出声音
void TPerson::DoSound(const TAudio& ASound)
{
// 初始化
TOnSound OnSound;
OnSound.Method = NULL;
// 取事件
Lock();
if (FState == psLiving)
OnSound = FOnSound;
Unlock();
// 激发 OnSound 事件
if (OnSound.Method != NULL)
((TObject*)OnSound.Object->*OnSound.Method)(this, ASound);
}
// 产生外观活动
void TPerson::DoView(const TAction& AView)
{
// 初始化
TOnView OnView;
OnView.Method = NULL;
// 取事件
Lock();
if (FState == psLiving)
OnView = FOnView;
Unlock();
// 激发 OnView 事件
if (OnView.Method != NULL)
((TObject*)OnView.Object->*OnView.Method)(this, AView);
}
// 产生性别
void TPerson::DoSex(TSex ASex)
{
FSex = ASex;
}
// ---------------- 公有函数 ----------------
// 如: 头发、五官信息等等
THeadInfo TPerson::HeadInfo()
{
// 初始化
THeadInfo result;
// 引用计数加 1
if (IncRefCount())
{
// 取头部信息
result = FHead->Info();
// 引用计数减 1
DecRefCount();
}
// 返回结果
return result;
}
// 如: 三围信息等等
TBodyInfo TPerson::BodyInfo()
{
// 初始化
TBodyInfo result;
// 引用计数加 1
if (IncRefCount())
{
// 取躯体信息
result = FBody->Info();
// 引用计数减 1
DecRefCount();
}
// 返回结果
return result;
}
// 如: 上、下肢信息等等
TLimbInfo TPerson::LimbInfo()
{
// 初始化
TLimbInfo result;
// 引用计数加 1
if (IncRefCount())
{
// 取肢体信息
result = FLimb->Info();
// 引用计数减 1
DecRefCount();
}
// 返回结果
return result;
}
// 设置 OnSound 事件
bool TPerson::SetOnSound(void* AObject, TDoSound ADoSound)
{
// 初始化
bool result = false;
// 判断状态
Lock();
if (FState == psLiving)
{
FOnSound.Object = AObject;
FOnSound.Method = ADoSound;
result = true;
}
Unlock();
// 返回结果
return result;
}
// 设置 OnView 事件
bool TPerson::SetOnView(void* AObject, TDoView ADoView)
{
// 初始化
bool result = false;
// 判断状态
Lock();
if (FState == psLiving)
{
FOnView.Object = AObject;
FOnView.Method = ADoView;
result = true;
}
Unlock();
// 返回结果
return result;
}
// 生命的开始
bool TPerson::Begin(TPerson* AFather, TPerson* AMother)
{
// 初始化
bool result = false;
bool boolNext = false;
// 更改状态
Lock();
if (FState == psNothing)
{
boolNext = true;
FState = psComing;
}
Unlock();
// 判断是否继续
if (boolNext)
{
// 执行开始
result = DoBegin(AFather, AMother);
boolNext = false;
// 更改状态
Lock();
if (FState != psComing)
boolNext = true;
else if (result)
FState = psLiving;
else
FState = psNothing;
Unlock();
// 判断是否需要结束
if (boolNext)
{
// 执行结束
if (result)
{
DoEnd();
result = false;
}
// 更改状态(不需要加锁)
FState = psNothing;
}
}
// 返回结果
return result;
}
// 生命的结束
void TPerson::End(bool ANeedWait)
{
// 初始化
bool boolNext = false;
bool boolWait = false;
// 更改状态
Lock();
if (FState == psLiving)
{
FState = psEnding;
boolNext = true;
}
else if (FState == psComing)
{
FState = psEnding;
boolWait = true;
}
else if (FState == psEnding)
boolWait = ANeedWait;
Unlock();
// 判断是否继续
if (boolNext)
{
// 执行结束
DoEnd();
// 更改状态(不需要加锁)
FState = psNothing;
}
else if (boolWait) // 等待 End 结束
while (FState == psEnding)
Sleep(8);
}
// 呼吸
void TPerson::Breathe(const TGas& AGas)
{
// 引用计数加 1
if (IncRefCount())
{
// 气体进入身体
// ??? ... ...
// 引用计数减 1
DecRefCount();
}
}
// 喝
void TPerson::Drink(const TLiquid& ALiquid)
{
// 引用计数加 1
if (IncRefCount())
{
// 液体进入身体
// ??? ... ...
// 引用计数减 1
DecRefCount();
}
}
// 吃
void TPerson::Eat(const TSolid& ASolid)
{
// 引用计数加 1
if (IncRefCount())
{
// 固体进入身体
// ??? ... ...
// 引用计数减 1
DecRefCount();
}
}
// 听到声音
void TPerson::Listen(void* Sender, const TAudio& ASound)
{
// 引用计数加 1
if (IncRefCount())
{
// 大脑去分析声音
FHead->AnalyzeSound(Sender, ASound);
// 引用计数减 1
DecRefCount();
}
}
// 看到景象
void TPerson::See(void* Sender, const TAction& AView)
{
// 引用计数加 1
if (IncRefCount())
{
// 大脑去分析景象
FHead->AnalyzeView(Sender, AView);
// 引用计数减 1
DecRefCount();
}
}
// 结婚
void TPerson::Marry(TPerson* AMate)
{
// 引用计数加 1
if ((AMate != NULL) && (AMate != this) && AMate->IncRefCount())
{
// 引用计数加 1
if (IncRefCount())
{
// 加入列表
FMates.Add(AMate);
AMate->FMates.Add(this);
// 引用计数减 1
DecRefCount();
}
// 引用计数减 1
AMate->DecRefCount();
}
}
// 生子
TPerson* TPerson::MakeChild(TPerson* AMate)
{
// 初始化
TPerson* result = NULL;
// 引用计数加 1
if ((AMate != NULL) && (AMate != this) && AMate->IncRefCount())
{
// 引用计数加 1
if (AMate->CanProcreate() && IncRefCount())
{
// 判断能否生育能力
if (CanProcreate() && (FSex != AMate->FSex))
{
// 创建对象
TPerson* objChild = new TPerson;
if (objChild != NULL)
{
// 父母对象
TPerson* objFather = this;
TPerson* objMother = AMate;
if (FSex != sexMale)
{
objFather = AMate;
objMother = this;
}
// 判断生命是否孕育成功
if (objChild->Begin(objFather, objMother))
{
FChildren.Add(objChild);
AMate->FChildren.Add(objChild);
result = objChild;
}
else
delete objChild;
}
}
// 引用计数减 1
DecRefCount();
}
// 引用计数减 1
AMate->DecRefCount();
}
// 返回结果
return result;
}
// ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
/* 人类之间交互示例 */
// A 和 B 对象
TPerson A, B;
{
// A 和 B 二个交谈, 设置两者交互事件
A.SetOnSound(&B, (TPerson::TDoSound)&TPerson::Listen);
A.SetOnView(&B, (TPerson::TDoView)&TPerson::See);
B.SetOnSound(&A, (TPerson::TDoSound)&TPerson::Listen);
B.SetOnView(&A, (TPerson::TDoView)&TPerson::See);
// A 和 B 结婚
A.Marry(&B);
// A 和 B 生子, 并取名
TPerson* objChild = A.MakeChild(&B);
if (objChild != NULL)
objChild->SetName("A-B-child1");
// ??? ... ...
}
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