灵活运用面向对象的思想在BCB5中进行高效编程

灵活运用面向对象的思想在BCB5中进行高效编程

注：这篇文章是2001年写的，当时正初涉OO。

面向对象的开发方法已成为目前软件开发的主流，其技术已日趋成熟，但许多的程序员仍然习惯于过程式的编程方式，这有许多原因，比如使用象VC这样的开发环境，容易使C++程序员将注意力主要集中于开发实现软件功能代码的细节上，反而忽略了对C++面向对象的设计思想。Borland公司开发的C++Builder5本身，就是一个以面向对象技术设计开发的复杂软件系统的典范，在BCB5的IDE中，到处都可以看到面向对象技术应用的实例。

目前，面向对象的设计一般大多用在项目设计阶段，程序员在写具体代码时，很多不会主动去考虑如何应用面向对象的思想，而只关注于如何实现功能，如何将界面做得美观，我觉得这是一大遗憾，其实，如果真正能将面向对象技术的思想指导具体代码编写，可以大大地提高开发效率。下面我将以BCB5为基础，介绍如何利用新的面向对象的思想来指导程序员编写程序。

一、 用UML来描述你所要做的程序：

UML（统一建模语言）是由OMG组织制订的一种建模语言，现在已成为业界标准，对于从事具体编码的程序员来说，采用UML来描述自己所设计的模块，不仅是采用了一种规范的开发方法，易于和他人交流合作，而且便于你自己对所负责开发部分的理解，同时使你向面向对象的开发方式迈出了第一步——以面向对象的思想将你的程序分解成若干组彼此关联的类。

目前流行的UML工具软件最有名的恐怕是Rational公司的Rose2000，利用它给系统建模之后，可以直接生成C++的框架代码。其实，用一只铅笔和一张白纸就可以用UML进行系统设计，只要你采用的是它的标准图标和标识符就行了。我本人用的CASE工具是Visual UML 2.5，文章中的示例图片也是从其中截取的。

UML是相当灵活的，对于程序员而言，用得最多的是它的类图，如下所示：

<shapetype id="_x0000_t75" stroked="f" filled="f" path="m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe" o:preferrelative="t" o:spt="75" coordsize="21600,21600"><font size="4"><stroke joinstyle="miter"></stroke><formulas><f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></f><f eqn="sum @0 1 0"></f><f eqn="sum 0 0 @1"></f><f eqn="prod @2 1 2"></f><f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></f><f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></f><f eqn="sum @0 0 1"></f><f eqn="prod @6 1 2"></f><f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></f><f eqn="sum @8 21600 0"></f><f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></f><f eqn="sum @10 21600 0"></f></formulas><path o:connecttype="rect" gradientshapeok="t" o:extrusionok="f"></path><lock aspectratio="t" v:ext="edit"></lock></font></shapetype>

图一。类的UML表示

类图由三部分组成，第一部分是类名（ReUseCode）和此类所属的模块名（信息处理），第二部分则是类的数据成员；第三部分是类的函数成员列表。可以通过给类图附加各种注释或文档，来说明类的有关信息。

通过将你程序中的功能封装成一个个的类，你就可以从图中一目了然地知道类的所有成员，而不用打开.h头文件去找，也不用依赖开发环境所提供的自动列表功能。

UML最方便之处在于它规范了一整套类之间的关联关系，从而使你可以很容易地画出整个系统的模块和类之间的关联关系，通过用UML表示出类之间的联系，你可以很方便地知道如果你要修改了某一类，可能会影响到哪些相关类，从而为你调试程序，捕获程序错误打下一个良好的基础。

图二 类和模块调用图

图二所示为窗体类的调用图。从图中可以清楚地看见窗体之间的调用关系和信息传递的内容，通过给类加上不同的颜色，可以按调用方式将类区分为不同的种类：只被别人调用的类和调用别人的类。如果不采用Rose之类的CASE工具自动生成代码，还可以在图中同时加上类的有关成员列表（不必是全部，只列出最重要的几个），这样，对整个程序的把握就更全面了。

对一个程序员来说，画出类和模块的调用图是非常关键和有用的，通过仔细分析这张图，程序员可以做很多工作：

1． 会发现有些模块被反复的调用，因而如果改进这些模块，增强它的健壮性和执行效率会对程序本身产生很好的影响；

2． 会发现不同的类之间功能有相同的地方，这时，可以将功能相同之处抽取出来，成为一个抽象类，原来的类改为继承关系，这就由面向过程的开发方式转向了面向对象的开发方式；

3． 会发现整个程序间有一些操作（比如文件操作功能，对某一控件的操作功能）被许多模块多次使用，你就可以将所有这些公共操作抽取出来，然后分类形成若干个类，这样公共操作转化为类的函数成员，当需要用某一功能时，只需new一个相应对象，然后调用它的成员函数，用完后马上delete掉，不再需要将功能代码分散在不同的模块之间；

4． 可以安排开发次序，被别人调用、不调用别人的类和模块必须首先完成，实现主要功能的模块要先于实现次要功能的模块开发；

5． 当需要扩充功能时，从这张图可以很容易地定位应如何修改程序，定下工作方案：是扩充现有类，还是新建一个类，新建的类要插入到什么地方，可能会对什么模块产生影响。

除了类图，UML还提供了状态图、交互图、合作图以及用例图等静态和动态建模的手段，不论采用什么形式，只要能让人容易地把握整个软件系统，就更有利于提高软件的开发效率。

所以，软件界将UML的提出当作面向对象领域开发的一次重大进步，我深表同意。

二、 用户界面的设计问题——窗体和组件也是一个类

设计界面可能是最有成就感的工作之一，尤其是使用过VB之类快速开发环境（RAD）的程序员，开发一个程序的第一步可能就是先弄个界面出来，然后再向其中的按钮之类控件的各种事件写代码。

这种最自然最直观的开发方法符合人的思维习惯，我觉得这种方法没什么不好，毕竟一个窗体比一个抽象地画在纸上的类要好理解得多。但我们同样需要从面向对象的角度来做这个工作。

在弄清楚了你的程序要干什么之后，可以先设计一套窗体框架，决定按下某个按钮后会弹出哪个窗体，即定下窗体之间的调用关系，这样，可以快速利用BCB这类快速界面设计工具开发出一个可以运行的软件模型，可以给用户（当然如果你是自己用就不用做这一步了）演示，然后作出相应调整，这样做可以避免项目后期对用户界面做大的变动，同时，在设计整个界面框架的过程中，对软件要解决的问题也有了进一步的了解；

窗体框架设计好之后，就可以考虑非可视化的部分设计了，这一部分又可以分为两部分：一是完成软件实际处理功能的模块群，用软件工程的术语来说这些模块同属于“业务逻辑层”，这一层是与用户界面无关的；另一部分是用户界面功能实现模块群，主要用来对用户的输入进行各种处理，与界面密切相关；

一般而言，针对较大的项目，业务逻辑层类的设计可能在进行系统分析阶段就开始，到设计用户界面时可能已经完成，但对于规模较小的项目，或者是程序员自行开发的软件，这两部分的设计常常是在设计界面完成之后同时完成的。

用户界面设计完成，先别急着编代码，应先用UML画出窗体模块调用图（参见上图二），窗体的成员可以先空着，关键是要画出所有窗体之间的调用关系，同时明确每个窗体要实现什么功能。对着这张图，同样可以做不少工作，请牢记：“窗体和控件也是一个类”！

1． 首先要弄清窗体之间传递什么参数，将其加入到窗体间关联线上。

2． 如果两个窗体之间的功能基本相同，仅有少量区别，比如一个多了几个按钮，那么，可以将公共的部分抽取出来，做为一个窗体基类，在这个基类窗体中书写实现基本功能的代码，然后将其Add To Repository（在BCB5中），然后在IDE中New一个这个基类窗体的对象，可以直接修改其界面，重载其事件；用UML表示的方法请参见图三，其中省去了窗体中的各种成员；

3． 如果两个窗体界面可以设计成一样的，仅处理的数据信息不同，可以利用多态构造函数（两个或两个以上的同名的构造函数，但参数不一样）的方法将两个窗体合为一个。

图三 继承的窗体类

BCB5采用的是VCL组件，为了更有效地使用它们，可以采用以下面向对象的设计方式：

1． 继承现有的组件，生成自己的VCL组件，从而扩充或定制它的功能，满足程序的特殊要求；

2． 利用BCB5提供的组件聚合功能，实现组件重用，主要有两种方法：组件模板（Component Template）和组件框架（Tframe），其操作方法简单明了（可以参考BCB5的随机手册）；

“代码重用”是提高软件开发效率的关键之一，通过窗体的继承和VCL组件的重用，可以极大地提高软件的内聚性，减少模块间的耦合度。

三、 层次结构问题

每一个软件都有其最合适的软件体系结构，这要依据具体项目的情况来决定。目前，分层体系结构用得较多，在这种体系结构中，每一层中由若干组有关联的对象组成，各层之间的服务可以是单向或双向的。在具体开发时，将相关联的对象（类）合并放在一个模块中，每一层可能有多个模块，用UML方法，可以用包（Package）来表示软件的这种层次结构，并可以定义模块（包）之间的依赖关系。图四为一个软件的分层结构

图四 软件的总体分层结构

下面我想以BCB5为例，针对具体编写代码的程序员，介绍一下窗体代码的分层编写，这可以有两种实现方式：

1． 利用ActionList组件管理，将所有的功能函数加入到此组件中；然后，可以将其函数名字指定给按钮和菜单等用户界面控件（连图标都可以一次性地传过去，BCB的这种功能很方便实用）；

2． 将要实现的功能编写为TForm类的私有（或公有，或保护）成员函数；

这两种方法其实是一样的，关键是不直接在接收用户输入的组件事件函数（比如按钮的Click事件）中书写处理代码，而是写上调用的函数名字，这样做的好处是使代码与界面的依赖性降低，比如如果你突然要将无图标的TButton换为有图标的TBitBtn，基本不需要大的改动，从而在一定程度上加强了窗体界面的可变性，使对窗体的修改（尤其是已写了不少代码的）变得容易些。

对窗体是这样，对于不可视的类，也可以采用这种方法。

四、 模块间的信息传递问题：

在用VC进行程序设计时，程序员往往要去与Windows发出的消息打交道，这虽然使程序员能充分利用操作系统的功能，开发出功能强大的程序，但由于其开发步骤的繁琐，要求程序员对Windows的工作流程和原理有所了解，代码量大，因而开发效率不高，这也是采用VC开发的项目周期长的一个原因所在。

BCB5采用了VB的开发思想，用面向对象的思想将各种Windows消息封装起来，从而使程序员可以不去处理诸如WM_CLICK之类的消息（与VB不同的是，BCB5同样可以方便地直接处理Windows消息，或定义自己的消息），而能够集中精力考虑如何以面向对象的思想来解决各模块间的信息传递问题。

总结起来，各个对象（类）之间可以用以下方式传递信息：

1． 在类的构造函数中设置形参，从而在生成类的实例时信息可由实参携带，这种类往往有多个构造函数（比如前面介绍的窗体类）；

2． 在类中设计属性，当生成此对象后，由调用者设置其某一属性值，从而将相应的控制信息传给它，调用者也可以从属性中获取处理后的信息；

3． 在类中设置静态成员，从而在类的所有实例中共享信息；

4． 生成全局的对象（在BCB5中，可以在“工程名.bpr”文件中创建全局的对象），从而在整个程序中共享此对象的信息；

5． 可以通过生成外部文件或设置专用的数据库字段来传递信息；

当然还有其它的方式可以传送信息，但在面向对象的程序设计中，要尽量避免直接利用Windows的消息机制来传递信息，除非为了特殊的需要。

总结：

从我的观点来看，采用面向对象的思想指导开发可以很好地提高软件的质量和开发效率：

一是把握整个系统变得容易些了，UML提供了一种各个层次的开发人员交流思想的手段；

二是对系统功能的扩充也容易了，通过增加新类和扩充已有类的接口，可以实现对现有系统的功能扩展；

三是对系统的维护方便了，一个程序如果提供了UML描述的详尽而全面的文档，要捕获程序的错误和修正这些错误比直接去读源代码容易得多；

四是容易实现“代码复用”，如果在设计时就考虑到代码的复用问题，精心设计其接口，同时降低其对外部环境的依赖性，就有可能实现“一个功能只需开发一次，便可以在以后的新程序中反复使用”的梦想，当然这需要程序员建立自己的代码仓库。

关于BCB5与VC6孰优孰劣的问题一直争论不休，其实这代表了两种开发思想（面向过程与面向对象）的冲突（虽然用VC也可以实现面向对象的编程，但由于其开发的复杂性容易使程序员集中精力于实现细节，在不知不觉中采用了面向过程的开发方式），从面向对象开发的角度而言，用BCB5可以以较高的效率开发出可重用性好、易于维护和易于扩充的软件产品，充分体现出面向对象开发的特点，这对当前急需解决的提高软件产业生产效率的问题而言，是非常有意义的。

我希望有更多的程序员能够思索这样一个问题：我怎样才能更快更好地把程序编好，而软件公司则多思索一下怎样才能更快更好地组织开发出高质量的软件产品，从而扎扎实实地提高中国软件产业的整体水平！