Effective C++ 读书笔记 Item32 确保public继承是"is a"的关系

朱雀 2020-07-05 02:32 724阅读 1赞

C++面向对象程序设计中，最重要的规则便是：public继承应当是"is-a"的关系。当Derived public继承自Base时， 相当于你告诉编译器和所有看到你代码的人：Base是Derived的抽象，Derived就是一个Base，任何时候Derived都可以代替Base使用。

比如一个`Student`继承自`Person`，那么`Person`有什么属性`Student`也应该有，接受`Person`类型参数的函数也应当接受一个`Student`：

void eat(const Person& p);
    void study(const Person& p);
     
    Person p; Student s;
    eat(p); eat(s);
    study(p); study(s);

# 语言的二义性 #

上述例子也好理解，也很符合直觉。但有时情况却会不同，比如`Penguin`继承自`Bird`，但企鹅不会飞：

class Bird{
    public:
        vitural void fly();
    };
    class Penguin: public Bird{
        // fly??
    };

这时你可能会困惑`Penguin`到底是否应该有`fly()`方法。但其实这个问题来源于自然语言的二义性： 严格地考虑，鸟会飞并不是所有鸟都会飞。我们对会飞的鸟单独建模便是：

class Bird{...};
    class FlyingBird: public Bird{
    public:
        virtual void fly();
    };
    class Penguin: public Bird{...};

这样当你调用penguin.fly()时便会编译错。当然另一种办法是Penguin继承自拥有fly()方法的Bird， 但Penguin::fly()中抛出异常。这两种方式在概念是有区别的：前者是说企鹅不能飞；后者是说企鹅可以飞，但飞了会出错。

哪种实现方式好呢？\[Item 18\]中提到，接口应当设计得不容易被误用，最好将错误从运行时提前到编译时。所以前者更好！

# 错误的继承 #

生活的经验给了我们关于对象继承的直觉，然而并不一定正确。比如我们来实现一个正方形继承自矩形：

class Rect{...};
    void makeBigger(Rect& r){
        int oldHeight = r.height();
        r.setWidth(r.width()+10);
        assert(r.height() == oldHeight);
    }
    class Square: public Rect{...};
     
    Square s;
    assert(s.width() == s.height());
    makeBigger(s);
    assert(s.width() == s.height());

根据正方形的定义，宽高相等是任何时候都需要成立的。然而makeBigger却破坏了正方形的属性， 所以正方形并不是一个矩形（因为矩形需要有这样一个性质：增加宽度时高度不会变）。即Square继承自Rect是错误的做法。 C++类的继承比现实世界中的继承关系更加严格：任何适用于父类的性质都要适用于子类！

> 本节我们谈到的是"is-a"关系，类与类之间还有着其他类型的关系比如"has-a", "is-implemented-in-terms-of"等。这些在Item-38和Item-39中分别介绍。