菜雞與物件導向 (4): 繼承

2020-7-12,

Object-Oriented

接著要介紹的是繼承 aka 物件導向三大特性之王 aka 濫用榜 Ko.1 ，繼承的強大幾乎和它的惡名一樣可怕，給一個從聊聊程式的這篇 [心得整理] c# 物件導向程式 - 2.封裝、繼承、多型的三大特性摘過來的例子就可以略知一二了：

什麼也不做，僅僅只是繼承而已，就取得了繼承對象（C# 中稱為基底類別）近乎全部的內容，真是太可怕了。在 C# 中，繼承可以取得基底類別除了 Private 以外所有的內容，例如 Protected 更是表明就是只給繼承使用的。

由此可見，在減少重複程式碼的路上，繼承無疑達到了全新的高度。

那麼繼承代表的是什麼意思呢？大多的網站都能直接說明：繼承是一種「is-a」的關係。當你能說出Ａ是一個Ｂ的時候，就代表你認為Ａ可以繼承自Ｂ。

最直覺的繼承例子就是物種的分類。舉例來說，狗跟貓都是哺乳類，因此他們都可以繼承到一些哺乳類共通的特徵（例如哺乳、用肺呼吸）。藉由繼承，我們可以把這些哺乳類共有的特徵全部放在哺乳類這個物件，再由狗和貓分別去繼承哺乳類，藉此讓他們都能得到哺乳類的特徵，再進一步發展出自己的特徵和行為，甚至重新定義基底類別的方法為自己所用。因此，像大話設計模式就將繼承說明如：繼承者是對於被繼承者的一種特殊化。

如此一來，當我們需要修改哺乳類的定義的時候，只需要修改一個地方，而繼承了哺乳類的這些物件（C# 中稱為衍生類別）全都能夠一起修改到，大大地減少了跑來跑去修改的次數，也讓程式碼的重複大幅度地減少。

然而也因為如此，繼承最大的惡名出現了：繼承享受了取用基底類別內容的好處，卻也必須背負牽一髮動全身的風險。

……

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菜雞與物件導向 (3): 封裝

2020-7-12,

Object-Oriented

封裝包含了兩個重要的觀念：

控制物件和外部進行互動的出入口
隱藏物件內部的細節資訊

強者我同事整理的文章裡的例子就舉得不錯：當你按下鍵盤的Ａ鍵，螢幕隨即出現了Ａ，你不必知道中間發生了什麼事，你只需要知道怎麼操作和最後得到什麼就可以了。

其中鍵盤提供的按鍵，就是我們對電腦進行互動的出入口；而電腦實際上做了什麼事情，也被隱藏了起來，讓我們只需要關注結果就好。

此外我也看到過販賣機的例子，當你去販賣機買飲料，你也不需要知道裡面的構造，只要知道你選了飲料投了錢，飲料就會跑出來就行。

從上面的兩個例子，相信大家已經掌握到封裝的概念了：將物件視作一個整體，把內部的實作內容隱藏起來，讓使用者只需要知道怎麼使用這個物件即可。（相似的思路，我們後續的介面會再提到）

如果封裝做得夠好，除了可以將程式碼整理得井井有條以外，也能讓物件內部的修改不會直接影響到使用物件的地方，達成了降耦合的目標

並且也能讓物件的使用者直覺地知道如何使用物件提供的方法，如此使用者就可以專注在更高層次的抽象，而不用被物件內部的細節所干擾。

最後，從上面的敘述中我們可以察覺到要實現封裝，最重要的就是：對外的開放程度（存取範圍）的控制。或是套一句前輩的說法：給程式碼隱私的空間。

補充：如果想問「什麼是耦合？」的朋友，建議可以看看這篇：實務上的高內聚與低耦合

或是參照本系列後續的內聚與耦合

存取範圍與存取子

先讓我們從存取範圍開始說起吧，因為我個人慣用的是 C#，因此就介紹一下 C# 是怎麼控制存取範圍的。

在 C# 之中，類別裡控制可見度是使用修飾子來定義存取範圍，也就是當我們替類別宣告欄位時常看到的 Public 和 Private。

Public: 這是公開的，所有人都看得到
Private: 這是私有的，只有自己看得到

除了最常用的這兩個以外，還有其他的修飾子可以先知道一下：

Protected: 這是受到保護的，只有自己和繼承的孩子們看得到
internal: 這是內部的，只有身為同一個組件的朋友們看得到
Protected internal：組合上面兩個，也就是可以給同個組件的朋友們，或是其他組件繼承的孩子們看見

接下來的部分會以最常見的 Public 和 Private 來繼續說明，對存取範圍的這些修飾子有興趣的朋友，可以參照存取範圍層級的說明。

現在我們已經知道了有哪些修飾子可以用來控制存取範圍，但為什麼我們會需要宣告存取範圍的大小呢？其根本是為了將控制權掌握在物件本身。

就像大話設計模式比喻的：物件就像間房子，我們不希望被看光光，可以看見的 Public 就像門和窗，而不該看見的 Private 則是用牆壁隱藏起來，而對於這間房子而言，門窗是可以控制的。

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菜雞與物件導向 (2): 建構式、多載

2020-7-12,

Object-Oriented

我就直接說了，有用前面的程式碼區塊的人，絕對執行不了。因為我們建立哥布林和戰士這兩張卡片的時候，根本就沒有給他們數值呀！

雖然可以先呼叫出來再賦值…

var goblin = new Card();
goblin.Name = "哥布林";
goblin.Attack = 3;
goblin.Health = 2;
/* ...其他賦值 */

這實在相當占空間，也有點奇怪。畢竟如果是阿福（狗），一出生的時候應該就確定了一些特徵才對，例如品種、血型、眼睛顏色這種。並不會出生後過一陣子，才突然決定這些東西，既然如此，我們在產生物件的時候，當然也會希望在建立的同時就先決定好一部份內容。

這時候我們就可以藉由建構式的方式，在建立物件時就進行一些我們想要的操作。

建構式

事實上，當我們呼叫 new Card() 的時候（不覺得這個 () 很有呼叫方法的感覺嗎？）我們就是正在調用 Card 的建構式。而當我們沒有特別去定義建構式的時候，就會直接使用內建的建構式去幫我們產生物件。

現在我們替 Card 新增一個建構式：

public class Card
{
    public Card (string name, int attack, int health)
    {
        this.Name = name;
        this.Attack = attack;
        this.Health = health;
    }
    /* ... 其他屬性和方法 */
}

在 C# 的時候，建構式必須和類別同名，且不需要定義回傳類型。當我們有了建構式，剛剛的例子就可以改寫成：

var goblin = new Card(name: "哥布林", attack: 3, health: 2);
var warrior = new Card(name: "戰士" , attack: 4, health: 3);
warrior.Hit(goblin);

建構式也就是建立這個物件時執行的函式，通常會用來進行初始化，也就是做一些建立物件必要的準備。例如傳遞必要屬性或是建構需要的其他物件、或是給予私有屬性初始值等等，例如說我們的卡牌一建立，就會需要知道它的名字和戰鬥力，這樣才有卡牌的感覺，而不該像一些壞決鬥者邊打牌邊偷偷印卡。

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菜雞與物件導向 (1): 類別、物件

2020-7-12,

Object-Oriented

直覺上你當然知道什麼是物件；物件就在你的身邊。

汽車、iPhone、收音機、吐司機、廚房用具等等，你說得出來的都是。

　　——《深入淺出學會編寫程式》

什麼是物件？一切都是物件。

物件導向試圖讓抽象的程式碼，更貼近於我們的實際生活，其認為一切是由各式各樣的人事物互動所組成的，因此有了物件這個共通、最基本的概念。

假設現實世界存在一頭狗，叫做阿福。而我們想要在虛擬世界裡表達「有一隻叫做阿福的狗」這件事

這時候就要在系統裡有一個能代表「阿福（狗）」的東西存在，也就是「阿福」這個物件。

關於「把現實世界的物件，抽象化成程式世界裡的物件」的邏輯，可以參考一個語言如果不改變你的思考方式，就不值得學？談程式語言的本質這篇，尤其是選擇保留哪些資訊的部份我認為描述得很好。

現在我們知道，物件就是用來在虛擬世界中代表「某個特定的東西」，例如說叫做阿福的狗就是一個物件，阿福今天晚上要吃的飼料罐也是一個物件。

理解物件的概念是相當直覺且迅速的，畢竟你我身邊有著數不清的東西，它們都是一件一件的物件，但這樣的理解還不夠明確。

就像前文所引的談程式語言的本質文中所提到的，在抽象化的同時我們必然要選擇保留哪些資訊。

例如說阿福這隻狗，是一個物件；飼料罐也是一個物件

而這些物件之間還會彼此互動，例如說阿福是一隻狗，而我們觀察到狗都有吃東西這個動作，例如「阿福吃了飼料」

同時物件也會有一些專屬於它的特徵，例如說阿福是黑色的，我們就知道狗有毛色的差別。

那麼我們要怎麼表達「阿福」作為一隻「狗」擁有的那些動作和特徵呢？狗的毛色？狗可以吃飼料？

我們需要選擇怎麼去描述「狗」－－也就是阿福這隻狗，被我們抽象化後的樣子，我們需要將它用程式碼的方式定義出來。

這時候我們就會需要類別，來定義出我們觀察到同一類的物件該有哪些特徵和動作，也就是我們替物件「分門別類」後、篩選出特定資訊的抽象化結果

延續前面的例子，假設今天我們從阿福身上觀察到進食跟毛色兩個狗的重要資訊，我們就可以建立類別 Dog：

public class Dog
{
    public string color;
    public void Eat(IFood food) { /* 進食與消化之類的 */ };
}

藉由我們定義的類別，就可以從類別中實例化（＝建立）出物件。

也就是說，現在我們終於可以用「狗」這個類別，來表達出我們需要的「阿福」了：

Dog afu = new Dog(); // 阿福是一隻狗
Console.Write(afu.Color); // 阿福是黑色的
afu.Eat(food); // 阿福會吃食物

……

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菜雞與物件導向 (0): 前言

2020-7-12,

Object-Oriented

在訂便當告一段落之後，其實就已經和同事約好要來整理公司新訓的筆記。但儘管已經到職快一年了，有些工具已經在專案碰過好幾次。但遇到需要跟朋友討論，或是聽前輩說明觀念的時候，還是不自主地會想「我真的懂嗎？」故一直是挺畏懼的。

但幸虧同事的鼓勵和以身作則，最終還是開啟了這個新系列，決定直接開坑把當初前輩新訓指導過的部分整理下來，也算是讓自己能趁著這機會好好複習一番，把自己的想法跟心得記錄下來。

另外，如果你是真心希望弄懂物件導向的朋友，這邊推薦《大話設計模式》的附錄，內容對物件導向的介紹清晰易懂且循序漸進，非常適合作為了解物件導向的起頭。

本篇的段落將會分成以下幾個部份，由於只是筆記一下，因此會附上一些知識點的參考資料，看見的時候可以先行閱讀；末尾也會附上有關的參考資料及文章，對於這類概念性的東西，一向是推薦多方閱讀以增強理解，就像保哥寫的：「如果你問 100 個人這個問題，可能會得到 200 個答案，所以你一定要有自己獨到、有自信、精闢的見解或描述方式。」如果有寫得不錯的文章想推薦給我，或是有地方需要補充和指證，還請不吝指教。共勉之。