Предпочитайте минимальные классы монолитным

Резюме

Разделяй и властвуй: небольшие классы легче писать, тестировать и использовать. Они также применимы в большем количестве ситуаций. Предпочитайте такие небольшие классы, которые воплощают простые концепции, классам, пытающимся реализовать как несколько концепций, так и сложные концепции (см. рекомендации 5 и 6).

Обсуждение

Разработка больших причудливых классов — типичная ошибка новичка в объектно-ориентированном проектировании. Перспектива иметь класс, который предоставляет полную и сложную функциональность "в одном флаконе", может оказаться очень привлекательной. Однако подход, состоящий в разработке небольших, минимальных классов, которые легко комбинировать, на практике по ряду причин оказывается более успешен для систем любого размера и сложности.

• Минимальный класс воплощает одну концепцию на соответствующем уровне детализации. Монолитный класс обычно включает несколько отдельных концепций, и использование только одной из них влечет за собой излишние накладные расходы (см. рекомендации 5 и 11).

• Минимальный класс легче понять и проще использовать (в том числе повторно).

• Минимальный класс проще в употреблении. Монолитный класс часто должен использоваться как большое неделимое целое. Например, монолитный класс Matrix может попытаться реализовать и использовать экзотическую функциональность — такую как вычисление собственных значений матрицы — даже если большинству пользователей этого класса требуются всего лишь азы линейной алгебры. Лучшим вариантом будет реализация различных функциональных областей в виде функций, не являющихся членами, которые работают с минимальным типом Matrix. Тогда эти функциональные области могут быть протестированы и использованы отдельно только теми пользователями, кто в них нуждается (см. рекомендацию 44).

• Монолитные классы снижают инкапсуляцию. Если класс имеет много функций-членов, которые не обязаны быть членами, но тем не менее являются таковыми (таким образом обеспечивается излишняя видимость закрытой реализации), то закрытые члены-данные класса становятся почти столь же плохими с точки зрения дизайна, как и открытые переменные.

• Монолитные классы обычно являются результатом попыток предсказать и предоставить "полное" решение некоторой проблемы; на практике же такие действия почти никогда не приводят к успешному результату.

• Монолитные классы сложнее сделать корректными и безопасными в связи с тем, что при их разработке зачастую нарушается принцип "Один объект — одна задача" (см. рекомендации 5 и 44).

Ссылки

[Cargill92] pp. 85-86, 152, 174-177 • [Lakos96] §0.2.1-2, §1.8, §8.1-2 • [Meyers97] §18 • [Stroustrup00] §16.2.2, §23.4.3.2, §24.4.3 • [Sutter04] §37-40

Предпочитайте композицию наследованию

Резюме

Избегайте "налога на наследство": наследование — вторая по силе после отношения дружбы взаимосвязь, которую можно выразить в С++. Сильные связи нежелательны, и их следует избегать везде, где только можно. Таким образом, следует предпочитать композицию наследованию, кроме случаев, когда вы точно знаете, что делаете и какие преимущества дает наследование в вашем проекте.

Обсуждение

Наследованием часто злоупотребляют даже опытные разработчики. Главное правило в разработке программного обеспечения — снижение связности. Если взаимоотношение можно выразить несколькими способами, используйте самую слабую из возможных взаимосвязей.

Известно, что наследование — практически самое сильное взаимоотношение, которое можно выразить средствами С++; сильнее его только отношение дружбы, и пользоваться им следует только при отсутствии функционально эквивалентной более слабой альтернативы. Если вы можете выразить отношения классов с использованием только лишь композиции, следует использовать этот способ.

В данном контексте "композиция" означает простое использование некоторого типа в виде переменной-члена в другом типе. В этом случае вы можете хранить и использовать объект таким образом, который обеспечивает вам контроль над степенью взаимосвязи.

Композиция имеет важные преимущества над наследованием.

• Большая гибкость без влияния на вызывающий код : закрытые члены-данные находятся под полным вашим контролем. Вы можете хранить их по значению, посредством (интеллектуального) указателя или с использованием идиомы Pimpl (см. рекомендацию 43), при этом переход от одного способа хранения к другому никак не влияет на код вызывающей функции: все, что при этом меняется, — это реализация функций-членов класса, использующих упомянутые члены-данные. Если вы решите, что вам требуется иная функциональность, вы можете легко изменить тип или способ хранения члена при полной сохранности открытого интерфейса. Если же вы начнете с открытого наследования, то скорее всего вы не сможете легко и просто изменить ваш базовый класс в случае необходимости (см. рекомендацию 37).

• Большая обособленность в процессе компиляции, уменьшение времени компиляции. Хранение объекта посредством указателя (предпочтительно — интеллектуального указателя), а не в виде непосредственного члена или базового класса позволяет также снизить зависимости заголовочных файлов, поскольку объявление указателя на объект не требует полного определения класса этого объекта. Наследование, напротив, всегда требует видимости полного определения базового класса. Распространенная методика состоит в том, чтобы собрать все закрытые члены воедино посредством одного непрозрачного указателя (идиома Pimpl, см. рекомендацию 43).

• Меньше странностей. Наследование от некоторого типа может вызвать проведение поиска имен среди функций и шаблонов функций, определенных в том же пространстве имен, что и упомянутый тип. Этот тонкий момент с трудом поддается отладке (см. также рекомендацию 58).

• Большая применимость. Не все классы проектируются с учетом того, что они будут выступать в роли базовых (см. рекомендацию 35). Однако большинство классов вполне могут справиться с ролью члена.

• Большая надежность и безопасность. Более сильное связывание путем наследования затрудняет написание безопасного в смысле ошибок кода (см. [Sutter02] §23).

• Меньшая сложность и хрупкость. Наследование приводит к дополнительным усложнениям, таким как сокрытие имен и другим, возникающим при внесении изменений в базовый класс.

Конечно, это все не аргументы против наследования как такового. Наследование предоставляет программисту большие возможности, включая заменимость и/или возможность перекрытия виртуальных функций (см. рекомендации с 36 по 39 и подраздел исключений данной рекомендации). Но не платите за то, что вам не нужно; если вы можете обойтись без наследования, вам незачем мириться с его недостатками.

Исключения

Используйте открытое наследование для моделирования заменимости (см. рекомендацию 37).

Даже если от вас не требуется предоставление отношения заменимости вызывающим функциям, вам может понадобиться закрытое или защищенное наследование в перечисленных далее ситуациях (мы постарались хотя бы грубо отсортировать их в порядке уменьшения распространенности).

• Если вам требуется перекрытие виртуальной функции.

• Если вам нужен доступ к защищенному члену.

• Если вам надо создавать объект до используемого, а уничтожать — после, сделайте его базовым классом.

• Если вам приходится заботиться о виртуальных базовых классах.

• Если вы знаете, что получите выгоду от оптимизации пустого базового класса и что в вашем случае она будет выполнена используемым вами компилятором (см. рекомендацию 8).

• Если вам требуется управляемый полиморфизм, т.е. отношение заменимости, которое должно быть видимо только определенному коду (посредством дружбы).

Ссылки

[Cargill92] pp. 49-65, 101-105 • [Cline99] §5.9-10, 8.11-12, 37.04 • [Dewhurst03] §95 • [Lakos96] §1.7, §6.3.1 • [McConnell93] §5 • [Meyers97] §40 • [Stroustrup00] §24.2-3 • [Sutter00] §22-24, §26-30 • [Sutter02] §23