C++ 特性和接口实现原则

C++  三大特点：
      面向对象编程对于产出高质量，易维护的代码是非常有帮助的。面向对象编程的概念构建于三个基本特征之上：封装，继承，多态。在C++中，class是面向对象编程概念的核心和具体形式。class通过私有成员体现“封装”，通过直接继承或者组合体现“继承”，通过虚函数和动态绑定(dynamic binding)体现“多态”。重载也是一种多态，“编译期多态”！

C++ 类设计原则

class的设计质量直接决定了整个系统的质量。从整体功能层面谈class设计，有这么三条原则：
       1、单一功能原则(Single Responsibility Principle)
　　一个class就其整体应该只提供单一的服务。如果一个class提供多样的服务，那么就应该把它拆分，反之，如果一个在概念上单一的功能却由几个class负责，这几个class应该合并。
　　2、开放/封闭原则(Open/Close Principle)
　　一个设计并实现好的class，应该对扩充的动作开放，而对修改的动作封闭。也就是说，这个class应该是允许扩充的，但不允许修改。如果需要功能上的扩充，一般来说应该通过添加新类实现，而不是修改原类的代码。添加新类不单可以通过直接继承，也可以通过组合。
　　3、最小惊讶原理(Least Surprise Principle)
　　在重载函数，或者子类实现父类虚函数时，应该基本维持函数原来所期望的功能。就在实现的时候，尽量保持子类实现的功能和基类预期。

接口特征：

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接口具有以下特征：

• 接口类（或结构）必须在命名空间内声明且可具有公共或私有可访问性。仅将公共接口发送到元数据。

• 接口的成员可以包括属性、方法和事件。

• 所有接口成员既是隐式公开的又是虚拟的。

• 不允许字段和静态成员。

• 用作属性、方法参数或返回值的类型只能是 Windows 运行时类型；这包括基本类型和枚举类类型。

http://technet.microsoft.com/zh-cn/library/hh755792

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C++ 接口和实现 纯虚函数
　　在系统中，观察一个class有两个角度，从外部或者用户角度我们看到的是接口，从内部我们看到的是实现。因为系统肯定要不断修改，因此实现免不了不停的变化，但是接口又被要求尽量保持稳定。这两者的矛盾必须通过良好的设计尽量避免，基本原则就是将实现细节与接口隔离。

下面列出几条比较具体点的：
         1、接口的设计保持最小而完整
　　精简接口函数个数，使每一个函数有代表性，函数功能恰好覆盖class的职能。一个最小的接口可以使维护简单，增加潜在的代码重用性，减少客户的迷惑，并且也可以缩小头文件长度和编译时间。当改进函数时，应该用类似函数名实现改进而保留原函数，代码注释里应该有相应的说明。可以增加新函数，但不能删除旧函数。
　　2、成员变量应该都为私有
　　显而易见，public变量破坏封装性以及接口和实现的分离；protected变量也可能使客户编写继承类而依赖于父类的实现细节。
　　3、避免函数返回成员变量的指针或引用
　　这么做也会使客户代码依赖于实现细节。
　　4、考虑是否禁用编译器缺省产生的函数
　　这些函数包括：复制构造函数，赋值操作符(operator =)。如果我们不打算定义自己的版本而不禁用默认版本的话，可能使客户代码在不注意的情况下调用这些函数。当实现发生改动时就可能引起问题，比如 class多了一个heap memory指针。如果我们允许对象拷贝，比较稳妥的方法是禁用它们，而定义一个专门的clone()函数。

兼容性(compatibility)
　　不用说，兼容性是非常重要的。Intel和Microsoft之所以如此成功，其中一个重要方面就是他们的产品，不管是硬件 还是软件，都做到了很好的兼容老产品。代码的兼容也是如此。难以想象，如果客户依赖于你的library产品，而要因为你的产品的更新而不断的重写他的代码，他还会继续用你的产品。
　　代码兼容可以简单分为二进制兼容和源代码兼容。二进制兼容也就是说，客户的已编译代码可以在不用重新编译的情况下，直接使用你的不同版本的已编译代码。源代码兼容就是，如果你的代码更新了，客户的代码不需要修改，只需要重新编译就可正常运行。在C++中，接口一般是由头文件和library二进制代码提供，因此，任何可能造成library代码和旧的头文件不一致的情况都可能破坏二进制兼容，因为客户代码必须和新的头文件重新编译一次。

　　因此，遵循几条准则可以使你更轻松地解决兼容性问题：
　　1、不改变类的大小或者改变成员变量的顺序
　　包括几个方面：不增加或减少成员变量；不修改成员变量类型；不改变成员变量的声明顺序；不改变虚函数的有无。显而易见，增加或减少成员变量会改变类的大小，并且需要更新头文件，从而可能造成与客户代码不兼容。类型的变化也可能引起类的大小的变化。成员变量的访问一般是由编译器按偏移量确定，顺序如果改变，偏移量也就会改变，破坏了二进制兼容。至于虚函数的有无，决定是否存在虚函数表指针，也就影响了类的大小和成员变量的顺序。
　　2、不使用inline函数
　　inline函数声明于头文件中，并且被编译于客户代码中，如果inline函数访问了private成员，该成员又改变了顺序，那么inline函数虚要被重新编译，破坏了二进制兼容。
　　3、接口函数不使用虚函数
　　虚函数的访问和成员变量类似，是通过虚函数表中的偏移。虚函数顺序的改变会影响偏移。因此，在条件允许时，应该避免使用public虚函数。比如：

class Picture {
　public:
　　virtual void Draw();
};

　　应该改为

class Picture {
　public:
　　void Draw();
　private:
　　virtual void DoDraw();
};

void Picture::Draw()

　　4、不改变接口函数的顺序
　　在很多嵌入式系统中，链接库通过输出函数表(exported function table)暴露接口以节省空间。此时，对接口函数的访问也是通过索引值进行，因此改变顺序也会破坏兼容性。
　　5、避免使用函数缺省参数
　　给函数形参设定缺省值可以方便客户，但是可能破坏兼容。缺省值随头文件给出，缺省值的改变也就会引起兼容问题。