通信网络程序的设计第10章 面向对象技术

类是用来定义对象的一种抽象数据类型，它是产生对 象的模板。类可以认为是一种特殊的结构体，基本上说 C++对C语言的最重要的改进就是增加了“类”这种数据 类型。
7
10.1.1 封装
封装即是将某种东西包装隐藏起来，让外界无法直接 使用，只能通过某些特定的方式才能访问。封装是面向对 象的基础，它将底层的元素组合起来形成新的高层次实体， 实质上是一种信息隐藏技术。面向对象是以类为单位进行 代码的封装。
12
10.1.2 继承
通俗地讲，后代具有源自祖先的某些特点就叫继承。 如果只有封装，那么非面向对象语言的结构体也能做到， 继承则把代码复用提升到了一父类的特性则失去 继承的本义，子类不发展出新的特性则失去存在意义(沿 用父类即可)。继承是一种树状的层次关系，子类在继承 祖先类的成员变量和成员函数的同时，也可以定义自己的 成员变量和成员函数。
13
子类继承父类有三种方法，即公共、私有和受保护继 承(为了区别public、private和protected，这里使用中文)， 这三种继承方法会使得父类中的成员信息隐藏特性发生变 化，具体如下：
公有继承：基类的成员保持自己的访问级别，基类的 public成员为派生类的public成员，基类的protected成员为 派生类的protected成员。
6
鉴于面向过程的程序设计存在的缺陷，20世纪90年代 流行起来的面向对象的程序设计将面向过程的程序设计核 心思想替换为：程序 = 对象 + 对象 + …… + 对象， 其中对象 = 算法 + 数据结构。这样，程序变为一个个封 装对象的结合体，而对象由紧密结合在一起的算法和数据 结构组成，对象中有数据和对数据的操作，具有完整的个 体功能，如图10-2所示。
class A { private:
int a; public:
int b;
10
void f1() protected:
int c; }; class B: public A { public:
int d; void f2() };
{a=0; b=1; c=2; } { c=0;}
11
根据成员public、private、protected的性质，对A、B 对象的访问A ca、ca.b=1、ca.f1()、B cb、cb.b=2、cb.d=3、 cb.f1()、cb.f2()均是合法的。对于ca.a、ca.c、cb.a、cb.c的 访问都不合法。
3
图10-1 面向过程的程序组织
4
图10-2 面向对象的程序组织
5
然而，功能抽象是困难的，而且很难全面。一旦要解 决的问题发生一点小变化，功能块就要重编，而一个功能 块又被多个上层模块调用，它们的要求有的变了、有的没 变，这就给重编带来极大的困难。具体的缺陷表现为：利 用传统的面向过程的程序开发，即使开发一个简单的 Windows应用程序也需要对编程原理有很深刻的认识，需 要手工编写冗长的代码；程序的出错率是随着代码长度的 增加呈几何级数增长的，当程序长度逐渐膨胀时，调试程 序也会变得越来越困难。
case FD_ACCEPT:
26
pSocket->OnAccept(nErrorCode); break; case FD_CONNECT: pSocket->OnConnect(nErrorCode); break; case FD_CLOSE: pSocket->OnClose(nErrorCode); break; } }
22
bool CAsyncSocket::Create( long lEvent ) { m_hSocket = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 ); //创建Socket本身 CSocketWnd* pSockWnd = new CSocketWnd; //创 建响应事件的CSocketWnd窗口 pSockWnd->Create(…); //将Socket事件和窗口用WSAAsyncSelect关联 WSAAsyncSelect( m_hSocket, pSockWnd->m_hWnd, WM_SOCKET_NOTIFY, lEvent ); }
在前面面向过程的编程中，我们已经知道函数也是封 装的一种形式。函数将所执行的细节行为封装在函数本身 这个更大的实体中，被封装的元素隐藏了它们的实现细节 (可以调用函数却不能访问它所执行的语句)。与之类似， 类也是一个封装的实体，它代表若干成员的聚集，它们中 的大多数同样隐藏了实现该类型的成员。
8
定义一个类时也就定义了一个类型，用这个类型可以 定义一个对象(类的用户)，计算机系统会为定义的对象分 配存储空间。类由类成员组成，成员又由成员变量和成员 函数组成，分别代表类的特性和行为。成员又划分为三种 类型，即public、private、protected，这三种类型实现了对 类封装的分层次的信息隐藏。
24
static void PASCAL CAsyncSocket::DoCallBack(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{ CAsyncSocket *pSocket; pSocket.Attach( (SOCKET)wParam ); //wParam就 是触发这个事件的Socket的句柄 int nErrorCode = WSAGETSELECTERROR(lParam); //lParam是错误码与事件码的合成 switch (WSAGETSELECTEVENT(lParam)) {
在MFC(参见2.8.2节)中，微软利用这个类库践行了面 向对象网络编程的优越性，10.2节和10.3节将分别进行介 绍。鉴于篇幅原因，关于更多的面向对象的知识请参阅其 他书籍，这里仅作概念性介绍。
18
10.2 MFC CAsyncSocket类网 络编程
如前所述，MFC封装了大约有100多个类，直接与套 接字编程有关的主要是两个类，即CAsyncSocket和 CSocket(还有一个从CSocket派生的CCeSocket类，主要用 于WinCE平台，这里不记在内)，从本节开始将分别进行 介绍。
25
case FD_READ: pSocket->OnReceive(nErrorCode); break;
case FD_WRITE: pSocket->OnSend(nErrorCode); break;
case FD_OOB: pSocket->OnOutOfBandData(nErrorCode); break;
23
可以看出，该函数除了创建了一个SOCKET以外还创 建了一个CSocketWnd窗口对象，并使用WSAAsyncSelect() 将这个SOCKET与该窗口对象关联，达到让该窗口对象处 理来自Socket的事件(消息)的目的。在MFC框架的支持下， 一旦CSocketWnd收到Socket事件后，会回调CAsyncSocket 的DoCallBack成员函数，进而调用CAsyncSocket的成员函 数OnReceive()、OnSend()、OnAccept()、OnConnect()等虚 函数，进行I/O处理。所以使用CAsyncSocket进行套接字 编程时，只需要在它的派生类里的这些虚函数里添加用户 自己的发送和接收代码即可，而无需再进行I/O模型的管 理，这大大简化了编程过程。CAsyncSocket::DoCallBack 的原型如下：
多态是面向对象系统的重要特性，对于同一个消息可 以根据发送消息的对象的不同采用多种不同的处理方式。 多态性主要是依靠virtual(虚函数)实现的，C++中在成员函 数的最前面加上关键字virtual就可以将该函数设置为虚函 数，在子类中可以使用相同的函数名对其进行重新定义。
16
对于在父类中无法被具体定义的虚函数，可以将其定 义为纯虚函数(即函数定义后再加上“=0”的说明)。纯虚 函数一般不在(通常也无法在)父类中具体定义，仅在子类 中具体定义，这种定义很有用，例如：“动物”这个类可 以派生出“昆虫”、“哺乳动物”、“鸟”等子类，但是 在动物类本身中无法具体定义“吃”这个函数，因此需将 eat()定义为纯虚函数，如下：
21
缺省情况下，使用该类创建的Socket是非阻塞的Socket， 所有操作都会立即返回，如果没有得到结果，返回 WSAEWOULDBLOCK，表示是一个阻塞操作。 CAsyncSocket有一个特殊的成员变量m_hSocket，用来保 存其对应的Socket句柄。
与前面介绍的基于WinSock API的编程接口相比， CAsyncSocket类的编程接口除了封装了低层的WinSock API，还增加了很多智能化的设计，最重要的就是对I/O模 型(参见6.6.2节)的封装，从而把程序员从复杂的I/O管理中 解放出来。CAsyncSocket类是通过封装了一个 CSocketWnd窗口实现这一功能的，封装是在 CAsyncSocket的Create()函数中实现的，函数原型如下：
19
20
10.2.1 CAsyncSocket类
CAsyncSocket派生自CObject类(结构如图10-3所示)， 利用它可以方便地处理有关网络行为的通知消息。 CAsyncSocket封装了低层的WinSock API，它在原有的 WinSock函数的基础上提供了一些面向对象的特性，如连 接、接收事件。与其他面向对象的C++插口类不同， CAsyncSocket类所提供的唯一的抽象就是将与套接字相联 系的Windows消息以回调函数的形式表示，可以说 CAsyncSocket类是用于异步WinSock调用的一个包容类。
class animal { public： virtual void eat()=0; }
17
有纯虚函数的类不能直接生成对象，即上述的类的 “animal a;”就不合法。