C++基本功和 Design Pattern系列(1) - Inheritance VS Delegation - 游戏开发 - 程序设计 - 入门基础

大家请把我的文章当参考，详细内容还请参照权威书籍
<c++ programming language>如果文中有错误和遗漏，
请指出，Aear会尽力更正, 谢谢！
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首先恭喜C++版开张，这样Aear又多了一个可以发表废话的地方。基本上C++基本功系列会是一个比较长的东西，因为C++和OO的内容太多，太难说的清楚。Aear本人也不能保证所有的说的都正确，但是能发上来的内容都参照过 ISO, <<The C++ programming language>>，以及其他的参考资料。

其次，为什么Aear继续写基本语言的东西？ Aear本来想写一些DirectX啊，shader啊，game开发理论什么的。不过想来想去，还是觉得不要误导大家的好。主要原因是，看aear文章的大部分都是非专业人士，想走进游戏开发这个领域。根据Aear的个人经验，游戏开发最重要的是基本功，而不是DirectX和OpenGL这些API的使用方法。下面列出的是我认为对游戏开发比较有用的东西，从重要到不重要排列。
       1. 英语（没办法，几乎所有用的文档，都是英文的，不过也是最可以忽略的）
       2. 基础物理学和数学（这个不用我说了吧）
       3. C/C++和其他程序设计语言（这个没的说，基本工，至少1到3年的时间能有小成）
       4. 数据结构，算法理论（几乎游戏开发天天用）
       ===========这里往上是基础，Aear认为是进入这个行业的必然条件=========
       5. 计算机图形学，计算机网络
       6. 高等数学，空间几何，微积分等等
       7. Windows 体系结构，计算机结构，软件工程理论
       8. 开发环境
       9. API (DirectX OpenGL)等

5到7一般是大学计算机专业的必学内容，如果能够有扎实的1到8的基础，DirectX和OpenGL应该花1个星期学就够了，1个月就能精通。

根据Aear的面试经验，程序设计50%，其中30%数据结构内容，从基本链表到高等图论内容全考。 20%数学基础，10%优化，其他还有一些算法分析等等。基本上别人问都不问DirectX和OpenGL，当然也是我拿了Demo去的缘故。还有我的经验只做参考，请大家根据自己的实际情况来决定学习内容和面试准备。下面让我们顺便看看Blizzard对于程序员的要求：

Requirements

    * Strong C/C++ and PC programming skills.
    * Minimum of 2 years experience programming at least one title that has already shipped.
    * A passion for games and game development.
    * Good communication skills.
    * Bachelor's degree in Computer Science or a related field.

Plusses

    * Graphics or sound programming experience.
    * Strong math background.
    * Experience in game design.
    * Knowledge of Win32 and DirectX API's.
    * Prior work experience on an MMORPG.

看到没，DirectX排倒数第2，还是plus里的，不会根本无伤大雅。很多公司都和blizzard差不多，只要你基本工扎实，学DirectX很快的。

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好了，废话不多说，让我们开始吧。首先是const 和 reference的使用，这部分内容已经在C语言里说过，但是在C++里又有了一些扩展。

C++允许使用object作为参数传递，但是object有大有小。比如下面一个object class：

class CBitmap{
public:
    CBitmap();
    ~CBitmap();
private:
    const static UINT32 MAX_BUFFER_SIZE = 65536;
    UINT32 m_Height;
    UINT32 m_Width;
    BYTE    m_Buffer[MAX_BUFFER_SIZE];
};

如果我们有个函数，是DrawBitmap，那么就有两种不同的声明方式。
========错误的方式========
void DrawBitmap(CBitmap Bitmap);
========正确的方式========
void DrawBitmap(CBitmap & Bitmap);
如果我们使用第一种方式，那么程序就会创建一个临时的CBitmap object，然后把Bitmap拷贝进去，传送给DrawBitmap。这可不是只会拷贝几个字节那么简单，而且CBitmap的所有内容，包括里边的m_Buffer都会拷贝。如果使用reference也就是 "&"，就不会有任何操作。如果在DrawBitmap里边不会改变Bitmap的任何状态，也就是不会改变任何属性，那么就最好加上const关键字，最后的 DrawBitmap的声明应该是：
void DrawBitmap(const CBitmap & Bitmap);

这个时候，在DrawBitmap里，只能调用CBitmap中声明为const的函数。让我们来看看代码

class CBitmap{
public:
    CBitmap();
    ~CBitmap();
    UINT32 GetHeight(void) const;
    void SetHeight(void);
private:
    const static UINT32 MAX_BUFFER_SIZE = 65536;
    UINT32 m_Height;
    UINT32 m_Width;
    BYTE    m_Buffer[MAX_BUFFER_SIZE];
};

UINT32 CBitmap::GetHeight(void) const
{
return m_Height;
}

void CBitmap::SetHeight(UINT32 Height)
{
m_Height = Height;
}

大家看到了，在 UINT32 GetHeight(void) const; 有个const，意思是这个函数不会改变任何CBitmap里的属性值。由于SetHeight()会改变m_Height,所以不能声明为const. 在DrawBitmap里边，由于参数是const类型，所以只能调用 const的方法。
void DrawBitmap(const CBitmap & Bitmap)
{
Bitmap.GetHeight(); // 正确，没有问题
Bitmap.SetHeight(100); // 错误，Bitmap是const类型
}

值得注意的是，尽量把class的声明中，不改变属性的方法，声明为 const ，这就是所谓的良好的程序风格。

最后，如果在CBitmap里边有另外一个类，比如是CNormalMap，那么如果有个方法用来取得CNormalMap，code如下

class CBitmap {
.....
// 省略
Private:
CNormalMap NormalMap;
public:
CNormalMap GetNormalMap(void);
}

这是一种类做法，但是并没有充分的考虑效率。首先，返回的CNormalMap不是引用，这个是正确的做法，对象拷贝以后，即使改变内容，也不会影响 Class的状态。但是如果我们本来就不打算改变CNormalMap的状态呢？那么这个函数的调用效率就低下了，所以我们一般提供2个函数，代码如下：

class CBitmap {
.....
// 省略
Private:
    CNormalMap NormalMap;
public:
    CNormalMap GetNormalMap(void);
    const CNormalMap & GetStaticNormalMap(void);
}
或者利用C++的函数重载，做如下声明：
class CBitmap {
.....
// 省略
Private:
    CNormalMap NormalMap;
public:
    CNormalMap GetNormalMap(void);
    const CNormalMap & GetNormalMap(void) const;
}

如果我们不打算改变NormalMap的状态，那么就掉用GetStaticNormalMap() 或者 GetNormalMap() 的const调用，这样我们可以充分的利用reference的效率。

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C+ +真是内容多呀，一个const和reference就讲了一大堆。好了，继续今天Design Pattern的内容。所谓 Design Pattern，翻译过来就是设计模式，是OO语言的一些基本运用。Aear会讲一些Design Pattern，并且给出在游戏中的可能的运用方式。今天第一课将会介绍Design Pattern中的两个基本概念，Inheritance 和 Delegation.

所谓Inheritance就是继承，我想学过C++的人都知道什么是继承。以上面的CBitmap为例子，如果我们想生成一个CTexture类，并且保留CBitmap的功能，比如GetBitmapHeight什么的，可以这么做：

class CTexture : public CBitmap {
public:
CTexture();
~CTexture();
};

当时还有另外一种方法，并不使用继承，而是把CBitmap当做CTexture的一个成员，这就是Delegation。代码如下：

class CTexture {
public:
    CTexture();
    ~CTexture();
private:
    CBitmap InternalBitmap;
public:
    UINT32 GetHeight(void) {   return InternalBitmap.GetBitmapHeight();  };
};

关于Inheritance和Delegation哪个更好，Aear不想在这里说，因为网上已经有太多的关于这个争论的文章。但是Aear的个人观点是能用Delegation的地方，就不要使用Inheritance。道理很简单，不同class层次的函数调用，很容易使程序员产生混乱。

举个简单的例子：比如CTexture从CBitmap继承了GetBitmapHeight 方法，但是CTexture又提供了Bitmap的缩小功能，或者是mipmap，所以提供了一个函数 GetTextureHeight()。只有GetTextureHeight能返回正确的 texture size的内容。然后一个不明就里的程序员使用这个类，他发现了GetBitmapHeight这个函数，想当然的觉得是这个函数是用来取得texture的大小，那么。。。。。一切都错乱了。

所以在尽可能的情况下使用Delegation，在其他情况，比如一些Design Pattern和Interface的时候，使用Inheritance （纯个人观点）.

好了，今天就说这么多了。作为开场第一章内容也够了吧。还有部分文章都发在我的BLOG上，大家有空去坐坐 http://blog.sina.com.cn/u/1261532101 下次见。