感觉特别好，就转过来了。

作者：Solstice
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朴实的C++设计

（这篇文章写于 2008 年底，“去年”指的是 2007 年。）

去年8月入职，培训了4个月，12月进入现在这个部门，到现在工作正好一年了。工作内容是软件开发，具体地说，用C++开发一个网络应用(TCP not Web)，这是我们的外汇交易系统的一个部件。这半年来，和一两位同事合作把原有的一个C++程序重写了一遍，并增加了很多新功能，重写后的代码不长，不到15000行，代码质量与性能大大提高。实际上，重写只花了三个月，9月我们交付了第一个版本，实现了原来的主要功能，吞吐量提高4倍。后面这三个月我们在增加新功能，并准备交付第二个版本。这个项目让我对C++的使用有了新的体会，那就是“实用当头，朴实为贵，好用才是王道”。

C++是一门（最）复杂的编程语言，语言虽复杂，不代表一定要用复杂的方式来使用它。对于一个金融交易系统，正确性是首要的，价格/数量/交割日期弄错了就会赔钱。在编写代码时，我们特别注意把代码写得尽量简单直白，让人一看就懂。为了控制代码的复杂度，我们采用了基于对象的风格，也就是具体类加全局函数，把C++程序写得如C语言一般清晰，同时使用一些C++特性和库来减少代码。

项目中基本没有用到面向对象，或者说没有用到继承和多态的那种面向对象，不一定非得有基类和派生类的设计才是好设计。引入基类和派生类，或许能带来灵活性，但是代码就不如原来透彻了。在不需要这种灵活性的场合，干嘛要付出这样的代价呢？我宁愿花一天时间把几千行 C 代码弄懂，也不愿在几十个类组成的继承体系里绕来绕去浪费脑力。定义并使用清晰一致的接口很重要，但“接口”不一定非得是抽象基类，一个类的成员函数就是它的接口。如果看头文件就能明白这个类在干什么、该怎么用固然很好，如果不明白，打开实现文件，东西都在那儿摆着呢，一望而知。没必要非得用个抽象的接口类把使用者和实现隔开，再把实现隐藏起来，这除了让查找并理解代码变麻烦之外没有任何好处。一个进程内部的解耦意义不大，相反，函数调用是最直接有效的通信方式。或许采用接口类/实现类的一个可能的好处是依赖注入，便于单元测试。经过权衡比较，我们发现针对各个类写测试的意义不大。另外，如果用白盒测试，那么功能代码和测试代码就得同步更新，会增加不少工作量，碍手碍脚。

程序里边有一处用到了继承，因为它能简化设计。这是一个strategy，涉及一个基类和3、4个派生类，所有的类都没有数据成员，只有虚函数。这几个类的代码加起来不到200行。这个设计不是一开始就有的，而是在项目进行了一大半的时候，我们发现代码里有若干处针对请求类型的switch/case，于是我们提炼出了一个strategy，把好几处switch/case替换为了strategy对象的虚函数调用，从而简化了代码。这里我们纯粹把OO当做函数指针表来用的。

程序里还有几处用了模板，甚至是type traits，这都是为了简化代码，少敲键盘。这些代码都藏在一个角落里，对外只暴露出一个全局函数的接口，使用者不会被其困扰。

项目里，我们惟一仰赖的C++特性是确定性析构，即一个对象在离开其作用域之后会保证调用析构函数。我们利用这点大大简化了代码，并确保资源和内存的回收。在我看来，确定性析构是C++区别其他主流开发语言(Java/C#/C/动态脚本语言)的最主要特性。

为了确保正确性，我们另外用Java写了一个测试夹具(test harness)来测试我们这个C++程序。这个测试夹具模拟了所有与我们这个C++程序打交道的其他程序，能够测试各种正常或异常的情况。基本上任何代码改动和bug修复都在这个夹具中有体现。如果要新加一个功能，会有对应的测试用例来验证其行为。如果发现了一个bug，先往夹具里加一个或几个能复现bug的测试用例，然后修复代码，让测试通过。我们积累了几百个测试用例，这些用例表示了我们对程序行为的预期，是一份可以运行的文档。每次代码改动提交之前，我们都会执行一遍测试，以防低级错误发生。

我们让每个类有明确的职责范围，一个类代表一个概念，不能像个杂货铺一样什么都装。在增加或修改功能的时候，仔细考虑在哪儿下手才最合理。必要时可以动大手脚，而不是每次都选择最简单的修补方式，那样只会使代码越来越臭，积重难返，重蹈上一个版本的覆辙。有时我们会提炼出一个新的类，把原来分散在多个类里的代码集中到一起，从而优化结构。我们有测试夹具保障，并不担心修改会破坏什么。

设计不是一开始就形成的，而是随着项目进展逐步演化出来。我们的设计是基于类的，而不是基于类的继承体系。我们是在写应用，不是在写框架，在C++里用那么多继承对我们没好处。一开始我们只有三四个类，实现了基本的报价功能，然后增加了一个类，实现了下单功能。这时我们把报价和下单的共同数据结构提炼成一个新的类，作为原来两个类的成员（而不是基类！），并把解析客户输入的代码移到这个类里。我们的原则是，可以有特别简单的类，但不宜有特别复杂的类，更不能有大怪兽。一个类太大，我们就看看能不能把它拆成两个，把责任分开。两个类有共同的代码逻辑，我们会考虑提炼出一个工具类来用，输入数据的验证就是这么提炼出来的一个类。勿以善小而不为，所以始终能让代码保持清晰易懂。

让代码保持清晰，给我们带来了显而易见的好处。错误更容易暴露，在发布前每多修复一个错误，发布后就少一次半夜被从被窝里叫醒查错的机会:)

不要因为某个技术流行而去用它，除非它确实能降低程序的复杂性。毕竟，软件开发的首要技术使命是控制复杂度，防止脑袋爆掉。对于继承要特别小心，这条贼船上去就下不来，除非你是继承boost::noncopyable 讲解面向对象的书里，总会举一些用继承的精巧的例子，比如矩形、正方形、圆形继承自形状，飞机和麻雀继承自“能飞的”，这不意味着继承处处适用。我认为在C++这样需要自己管理内存和对象生命期的语言里，大规模使用面向对象、继承、多态多是自讨苦吃。还不如用C语言的思路来设计，在局部用一用继承来代替函数指针表。而GoF的《设计模式》与其说是常见问题的解决方案，不如说是绕过（work around）C++语言限制的技巧。当然，也是一些人挂在嘴边用来忽悠别人或麻痹自己的灵丹妙药。

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