知乎问题《什么时候用C而不用C++?》:
前两天不是有一个问题是“什么时候用C++而不用C”,我一直觉得问错了,难道不是“能用C++就不用C”么?那么当然就要讨论什么时候用C而不用C++啦。
一直以来都严格遵循OO的原则来进行开发(用的工具是C#和Qt),直到最近,开始接手某同事的代码,整个项目20多个小工程(代码量并不多),除了界面部分用了MFC这种不伦不类的OO以外,所有的代码都是C写的。但是模块化做的非常好。后来跟他讨论为何不用C++,他说其实没有什么特别的,就是习惯和爱好而已,后又补充:
如果不用多态的话,其实不管怎么写,不管用那种语言写,都算不上真正的OO
忽然觉得很有道理……
其实这是一个好问题,
题主开始欣赏到纯 C代码所带来的 “美感” 了,即简单性和可拆分性。代码是自底向上构造,一个模块只做好一个模块的事情,任意拆分组合。对于有参考的 OOP系统建模,自顶向下的构造代码抽象方法是有效率的,是方便的,对于新领域,没有任何参考时,刻意抽象会带来额外负担,并进一步增加系统耦合性,设计调整,往往需要大面积修改代码。
有兴趣你可以读读《Unix编程艺术》,OOP的思维模式,是大一统的;C的思维模式,是分离的。前者方便但容易造成高耦合,后者灵活但开发开发太累。用 C开发,应该刻意强调 “简单” 和 “可拆分”。一个个象搭积木一样的把基础系统搭建出来,哪个模块出问题,局部替换即可。
自底向上的开发模式,并不是从不站在大局考虑问题,而是从某个子系统具体实现开始,从局部迭代,逐步反思全局设计,刻意保持低偶合,一个模块一个模块的来,再逐步尝试组合。
自底向上强调先有实践,再总结理论,理论反过来指导实践,又从实践中迭代修正理论。这和人类认识世界的顺序是一样的,先捕猎筑巢,反思自然是怎么回事,又发现可以生火,又思考自然到底怎么回事情。
它的反面,是指大一统设计,你一开始用 UML画出整套系统的类结构,然后再开工设计。这种思维习惯,如果是参考已有系统做一个类似的设计,问题不大,全新设计的话,他总有一个前提,就是 “你能完整认识整个大自然”,就像人类一开始就要认识捕猎和筑巢还有取火一样。否则每次对世界有了新认识,OOP的自顶向下设计方法都能给你带来巨大的负担。
所以有些人才会说:OOP设计习惯会依赖一系列设计灵巧的 BaseObject,然而过段时间后再来看你的项目,当其中某个基础抽象类出现问题是,往往面临大范围的代码调整。这其实就是他们使用自顶向下思维方法,在逐步进入新世界时候,所带来的困惑。
当然也有人批判这种强调简单性和可拆分性的 Unix思维。认为世界不是总能保持简单和可拆分的,他们之间是有各种千丝万缕联系的,你一味的保持简单性和可拆分性,你会让别人很累。这里给你个药方,底层系统,基础组建,尽量用 C的方法,很好的设计成模块,随着你编程的积累,这些模块象积木一样越来越多,而彼此都无太大关系,甚至不少 .c文件都能独立运行,并没有一个一统天下的 common.h让大家去 include,接口其他语言也方便。
然后在你做到具体应用时根据不同的需求,用C++或者其他语言,将他们象胶水一样粘合起来。这时候,再把你的 common.h,写到你的 C++或者其他语言里面去。当然,作为胶水的语言不一定非要是 C++了,也可以是其他语言。
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PS: 这里主要在探讨 OOP存在的问题,并没有讨论嵌入式这种资源限制的情况,以及操作系统和底层等需要精确控制硬件和内存的情况,更没有讨论 C++在语言设计层面的事情。
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Q:“实际上是,如果你能清晰的知道你要做什么事情,那C很好。但如果你只能确定流程基本是对的,而很多系列可能在后续维护中不断更改,或者增加更多的支持,那c的overhead就很大了。当工程非常庞大的时候会很难维护。比如开发一个数学算法库,其实跟数学没有关系,就是一个大数(任意精度)的一系列计算程序。这个程序可以是没有GUI的。开始自己设计一个大数的运算内核,然后还有很多更高级的计算算法。将来有一天想把内核替换成GMP库,或者用户可以动态替换自己的内核”
A:就以你说的大数计算为例,大数计算底层驱动根据CPU更换函数指针是个不错的选择,见polarssl openssl,我还真建议你用C来写大数的底层,因为你今天要算个求幂取模,明天要算个gcd,后天要生成质数,你无法预测你的大整数里面究竟有多少个接口,这时候用c的分治思想就很合适。大数不是一辆飞机,它会飞,会降落,会拐弯,这都是飞机的主动行为,主动行为是有限的,确定的,适合oo的。而一个数字,它几乎没有啥主动行为,相反全是无限的,不可控的被动行为,正合适塞到不同的.c文件中。这种时候你想刻意在一个大数类里设置满无限的方法是不合适的,不该oo的。况且你要夸语言,大数基础库用c接口到其他语言方便。所以你会看到openssl polarssl到其他语言的很多绑定,可你从来不会看到crypto++除了c++外被导出到其它任何语言了。在你用C实现了大整数基础功能并导给其它语言接口后,针对c++用户,专门包个class的壳,选择一些基础方法放进去,给cpp用户提供点方便。下面核心算法变了,比如你实现了一个sse版本的乘法,运行时换函数指针即可,外层完全不可见,多好!polarssl中还用了一些宏来代替为数不多的几处用模版很方便的地方。
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