Fortgeschrittene C++-Programmierkenntnisse: Beherrschen Sie die Prinzipien des objektorientierten Designs

Als höhere Programmiersprache ist die objektorientierte Programmierung eines ihrer wichtigsten Merkmale. Da die Komplexität von Programmen zunimmt, ist die Anwendung objektorientierter Designprinzipien im Code zu einer der Fähigkeiten geworden, die Entwickler beherrschen müssen. In diesem Artikel werden die fünf Designprinzipien der objektorientierten Programmierung vorgestellt, nämlich die SOLID-Prinzipien, um C++-Entwicklern beim Schreiben robusterer und wartbarerer Codes zu helfen.

SOLID-Prinzipien wurden im Jahr 2000 von Robert C. Martin vorgeschlagen. Es bezieht sich auf die fünf objektorientierten Designprinzipien, nämlich das Single-Responsibility-Prinzip (SRP), das Open-Closed-Prinzip (OCP), das Liskov-Substitutionsprinzip (LSP), das Interface-Separation-Prinzip (ISP) und das Dependency-Inversion-Prinzip ( TAUCHEN).

1. Single-Responsibility-Prinzip (SRP)

Das Single-Responsibility-Prinzip verlangt, dass eine Klasse nur für eine Sache verantwortlich ist, das heißt, eine Klasse sollte nur einen Grund für ihre Änderung haben. Wenn eine Klasse über mehrere Verantwortlichkeiten verfügt und eine der Verantwortlichkeiten geändert werden muss, müssen möglicherweise auch andere Verantwortlichkeiten geändert werden, was die Kopplung und Komplexität des Codes erhöht.

Beispielsweise ist in einem Mitgliederverwaltungssystem eine Mitgliedsklasse sowohl für die Verwaltung der Mitgliederinformationen als auch für die Verwaltung der Mitgliederpunkte verantwortlich. Wenn eine bestimmte Verantwortung in dieser Klasse geändert werden muss, kann dies Auswirkungen auf eine andere Verantwortung haben und zu Systeminstabilität führen. Die Lösung besteht darin, die Verantwortlichkeiten der Punkteverwaltung zu extrahieren und eine unabhängige Punkteverwaltungsklasse zu erstellen, sodass jede Klasse nur für eine Sache verantwortlich ist.

2. Open-Closed-Prinzip (OCP)

Das Open-Closed-Prinzip erfordert, dass eine Softwareeinheit offen für Erweiterungen und verschlossen für Änderungen sein sollte. Das bedeutet, dass wir in der Lage sein sollten, die Funktionalität des Systems zu erweitern, ohne den Quellcode zu ändern. Dazu müssen wir Schnittstellen und abstrakte Klassen verwenden, um den Umfang der Änderungen im Code einzuschränken.

Zum Beispiel gibt es in einer Grafikbibliothek mehrere Grafikklassen. Wenn wir eine neue Grafikklasse einfügen müssen, können wir eine Schnittstelle oder eine abstrakte Klasse verwenden, um eine Grafikbasisklasse zu definieren, und alle anderen Grafikklassen erben von dieser Basisklasse . Auf diese Weise müssen wir beim Einfügen einer neuen Grafikklasse nur eine neue Unterklasse erstellen, die von der Grafikbasisklasse erbt, ohne den vorhandenen Code zu ändern.

3. Liskov-Substitutionsprinzip (LSP)

Das Liskov-Substitutionsprinzip ist eine weitere Einschränkung der Vererbungsbeziehung. Es erfordert, dass eine Unterklasse ihre übergeordnete Klasse ersetzen und die Korrektheit des Programms sicherstellen kann. Dies bedeutet, dass eine Unterklasse überall dort verwendet werden kann, wo die übergeordnete Klasse verwendet werden kann, und die gleichen Ergebnisse zurückgeben sollte wie die übergeordnete Klasse.

Wenn wir beispielsweise eine Basisklasse von Tieren und eine Unterklasse von Vögeln haben, müssen wir sicherstellen, dass in jedem Code, der auf Tierobjekten basiert, die Verwendung von Vogelobjekten nicht die Korrektheit des Programms zerstört. Dies erfordert, dass Vögel von der Tierklasse erben und alle in der Tierklasse definierten Methoden implementieren, um die Skalierbarkeit und Stabilität des Codes sicherzustellen.

4. Interface-Separation-Prinzip (ISP)

Das Interface-Separation-Prinzip erfordert, dass sich der Client nicht auf Schnittstellen verlassen sollte, die er nicht benötigt, das heißt, eine Klasse sollte keine Methoden erzwingen, die sie nicht benötigt. Die Kernidee von ISP besteht darin, die Schnittstelle so detailliert wie möglich zu gestalten und die große Schnittstelle in mehrere kleine Schnittstellen aufzuteilen.

Wenn wir zum Beispiel einen Menschen und einen Arbeiter haben, hat der Mensch zwei Methoden zum Essen und Sprechen, und der Arbeiter hat zwei Methoden zum Arbeiten und Ausruhen. Wenn wir eine Schnittstelle zur Darstellung von Menschen und Arbeitern verwenden, dann enthält diese Schnittstelle vier Methoden, von denen zwei von der Arbeiterklasse nicht benötigt werden, was gegen das ISP-Prinzip verstößt. Wir können diese Schnittstelle in zwei Teile aufteilen, von denen eine die menschliche Schnittstelle und die andere die Arbeitsschnittstelle darstellt, um unnötige Kopplungen zu vermeiden.

5. Abhängigkeitsinversionsprinzip (DIP)

Das Abhängigkeitsinversionsprinzip erfordert, dass High-Level-Module nicht von Low-Level-Modulen abhängen, sondern sich auf die abstrakten Schnittstellen von Low-Level-Modulen stützen sollten. Das bedeutet, dass wir die Abhängigkeitsbeziehung umkehren sollten, damit die Abstraktion nicht von der konkreten Implementierung abhängt.

Zum Beispiel hängt ein Protokollierungsmodul von einem Dateioperationsmodul ab. Wenn das Protokollmodul so fest codiert ist, dass es von einem bestimmten Dateioperationsmodul abhängt, müssen wir den Code des Protokollmoduls erheblich ändern, wenn wir das Dateioperationsmodul ersetzen müssen. Und wenn wir eine abstrakte Schnittstelle verwenden, um das Dateioperationsmodul in eine abstrakte Klasse zu kapseln, die verspricht, bestimmte Schnittstellen zu implementieren, muss sich das Protokollmodul nur auf diese abstrakte Schnittstelle verlassen. Selbst wenn das Dateioperationsmodul ersetzt wird, wird der Code des Protokolls verwendet Das Modul muss nicht geändert werden.

Zusammenfassung

Die Beherrschung der SOLID-Prinzipien kann es uns ermöglichen, objektorientierte Programmierung besser zu implementieren und robusteren, skalierbareren und einfacher zu wartenden Code zu schreiben. Diese fünf Prinzipien sind keine absoluten Regeln. Wir müssen sie basierend auf Erfahrung und gesundem Menschenverstand auf der Grundlage spezifischer Szenarien und Projektanforderungen anwenden. Durch kontinuierliches Üben und Zusammenfassen können wir unsere Design- und Entwicklungsfähigkeiten verbessern und bessere C++-Programme schreiben.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonFortgeschrittene C++-Programmierkenntnisse: Beherrschen Sie die Prinzipien des objektorientierten Designs. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!