面向对象设计原则讲座：单一职责、开闭原则及其他小伙伴
大家好！欢迎来到今天的“C++面向对象设计原则”讲座。今天我们将一起探讨两个非常重要的设计原则——单一职责原则（SRP）和开闭原则（OCP），以及它们在实际开发中的应用。为了让内容更加生动有趣，我会用一些通俗易懂的例子来说明这些原则的重要性，并穿插一些代码示例和表格帮助大家理解。
第一讲：单一职责原则（Single Responsibility Principle, SRP）
什么是单一职责原则？
简单来说，单一职责原则就是告诉我们：一个类应该只有一个引起它变化的原因。换句话说，一个类只负责一件事情，不要试图让它做太多事情。这就好比你去餐厅点餐，服务员只负责接单，厨师只负责做饭，而收银员只负责结账。如果让一个人同时负责这三个角色，那效率肯定低得可怜。
反面案例：多功能类的混乱
假设我们有一个 Car 类，它不仅负责开车，还负责加油和维修：
class Car {
public:
void drive() {
// 开车逻辑
}
void refuel() {
// 加油逻辑
}
void repair() {
// 维修逻辑
}
};问题来了：这个类的职责太多了！如果我们需要修改加油的逻辑，可能会不小心影响到开车的逻辑。而且，随着功能的增加，这个类会变得越来越臃肿。
改进方案：职责分离
我们可以将不同的职责拆分成独立的类：
class Driver {
public:
void drive(Car& car) {
// 开车逻辑
}
};
class Mechanic {
public:
void repair(Car& car) {
// 维修逻辑
}
};
class FuelStation {
public:
void refuel(Car& car) {
// 加油逻辑
}
};这样，每个类都专注于自己的职责，代码变得更加清晰和易于维护。
表格对比
| 职责 | 原始实现 | 改进实现 |
|---|---|---|
| 开车 | 在 Car 中实现 |
提交给 Driver |
| 加油 | 在 Car 中实现 |
提交给 FuelStation |
| 维修 | 在 Car 中实现 |
提交给 Mechanic |
第二讲：开闭原则（Open-Closed Principle, OCP）
什么是开闭原则？
开闭原则的核心思想是：软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改关闭。也就是说，当我们需要新增功能时，应该通过扩展代码来实现，而不是直接修改现有代码。
反面案例：硬编码的噩梦
假设我们正在开发一个支付系统，支持多种支付方式（如信用卡、PayPal 和比特币）。最初，我们可能写了一个简单的 PaymentProcessor 类：
class PaymentProcessor {
public:
void processPayment(std::string method) {
if (method == "credit_card") {
// 处理信用卡支付
} else if (method == "paypal") {
// 处理 PayPal 支付
} else if (method == "bitcoin") {
// 处理比特币支付
}
}
};问题是，每次新增一种支付方式，都需要修改 processPayment 函数。这种硬编码的方式显然不符合开闭原则。
改进方案：策略模式
我们可以使用策略模式来解决这个问题。首先定义一个支付接口，然后为每种支付方式创建一个具体的实现类：
// 定义支付接口
class PaymentStrategy {
public:
virtual void pay() = 0;
};
// 具体支付方式实现
class CreditCardPayment : public PaymentStrategy {
public:
void pay() override {
// 处理信用卡支付
}
};
class PayPalPayment : public PaymentStrategy {
public:
void pay() override {
// 处理 PayPal 支付
}
};
class BitcoinPayment : public PaymentStrategy {
public:
void pay() override {
// 处理比特币支付
}
};
// 支付处理器
class PaymentProcessor {
private:
PaymentStrategy* strategy;
public:
void setPaymentStrategy(PaymentStrategy* s) {
strategy = s;
}
void processPayment() {
strategy->pay();
}
};现在，如果我们想新增一种支付方式（比如 Apple Pay），只需要创建一个新的 ApplePayPayment 类并将其设置为支付策略即可，完全不需要修改现有的代码。
引用国外技术文档
根据 Robert C. Martin 的《Clean Code》一书，开闭原则的目标是“使软件更容易适应变化”。通过将行为封装到独立的类中，我们可以更灵活地应对需求的变化。
总结
今天我们一起学习了两个重要的面向对象设计原则：单一职责原则和开闭原则。单一职责原则教会我们如何将复杂的类拆分为多个小而专注的类；开闭原则则提醒我们在设计时要考虑到未来的扩展性。
最后，送给大家一句话：“好的设计不是为了炫耀复杂性，而是为了隐藏复杂性。” 希望今天的讲座能对大家有所帮助！下次见啦~
