Programming 版 (精华区)

1998.09.28 侯捷发表
 
    每年的 09/28 於我都是一个特殊的日子 -- 不只是因为教师节。今年很特殊地没有
普天同庆，那麽我就写篇文章自己庆祝一下好了。我於今年七月发表了一本着作 <多型
与虚拟> 和一本译作 <深度探索 C++ 物件模型> ，获得很大的回响。这些作品都不是针
对 C++ 的完全初学者所写，但从初阶到高阶为数众多的 C++ guy，热情地表达了他们对
这些主题的喜悦。在许多来信中，我看到一些有趣的现象，也感受到一些值得整理下来
的想法。所以，根据我个人的学习过往、我的教学经验、以及周遭朋友的心得交流，写
下这篇文章，或可为後学者戒。


●<多型与虚拟> 序言节录
首先让我节录 <多型与虚拟> 一书序言：
<多型与虚拟> 序 节录（侯俊杰/松岗/1998/07）
一般而言，C++ 是一个难学易用的语言。
C++ 的难学，初始在於其重重的布幕，布幕之中编译器对我们的程式码做了太多的手脚
，使我们惯於循序思考的工程脑袋一无所措。及长，又面临新的思维模式，使我们必须
扭转惯常的思考习惯。
C++ 的易用则在於其巨大的弹性，能够以多型（polymorphism）、虚拟（virtual）、模
板（template）、泛型（generalization）等种种型式，让既有的码去处理未知的、未
来的资料型态。
当然，易用必须先能用。用不好或不能用的话，「写 C++ 程式」最後就成了只是「使用
 C++ 编译器」，这是大家常拿来彼此调侃的笑话。
在「难学」的背景下，「易用」是使我们依然前仆後继的动力。愈来愈多的大学资讯科
系把 C++ 开在大一课程，这虽然说明 C++ 是多麽地重要，可也苦了资讯新兵们。
其实「难学」的最大症结在於，很难得有一本书，能够一针见血地指出多型与虚拟的重
要性；在我们粗具语法基础之後，直接把我们导引到最核心最重要的思想，并且在建立
这个思想的过程中，提供足够的必要基础。


●困难度之一
「C++ 是个难学易用的语言」，这句话相信很多人心有戚戚。C++ 的学习难度，一在於
语言本身太多的「幕」，一在於 "paradigm shift" （思考模式的移转）。传统循序语
言如 C, Pascal, Basic, Fortran...，除了模样看起来稍有不同，基本上都是函式 
call 来 call 去，大同小异，很容易掌握。你想做的动作，在 code 中都看得一清二
楚。你所看不到的，荦荦大者也不过就是编译器为你的函式加上用以处理堆叠的一小段
码（prologue 和 epilogue），这一小段码基本上做的是 housekeeping 工作，你没看
到也没有关系（更好），并不影响你对程式逻辑的思考。C++ 不一样，C++ 有太多和程
式逻辑息息相关的动作是编译器为我们加上去的。换句话说 C++ 编译器为我们「加码。
如果不识清这一节，学习C++ 有如雾里看花，雾非雾。花非花。编译器为我们的 C++ 
程式加了什麽码呢？很多！物件诞生时 ctor 会被唤起，物件死亡时 dtor 会被唤起。
这都是加码的结果。ctor 中设定vtpr 和 vtbl，这也是加码的结果。new 单一物件时会
产生 memory block cookie，new 物件阵列时会产生一个内部结构记录着 object size 
和 class ctor...，这也都是布幕後的工作。可以说，程式码中看不到而却必须完成的
所有与程式逻辑有关的动作，统统都是 C++ 编译器加码後的结果。当「继承」发生，整
个情况变得稍微复杂起来。「多重继承」又更复杂一些，「虚拟继承」再更复杂一些。
这些布幕後的主题，统可归类为所谓的 C++ object model（物件模型）。如果不知道这
些底层机制，你就只能够把 "make destructors virtual in base classes"（<Effect-
ive C++>, item14）或 "never treat arrays polymorphically" （<More Effective 
C++>, item 3）这类规则硬背下来，却不明白它的道理。用一样东西，却不明白它的道
理，林语堂如是说：『不高明』。只知道 how，不知道 why，侯捷如是说：『不高明』。


●困难度之二
    C++ 的第二个学习难度在於 "paradigm shift"（思考模式的移转）。别说自己设计
 classes 了，光使用别人的 classes，就都是一种思考模式和行为模式的移转。MFC
（或 OWL 或 VCL）programmer 必然甚能够领略并体会我的意思。使用所谓的 applic-
ation framework（一种大型的、凝聚性强的、有着物件导向公共基础建设的 class 
library），你的码和 framework 之间究竟是怎样的关系呢？framework 提供的一大堆
可改写的虚拟函式的意义与价值究竟在哪里呢？为什麽 framework 所设计的种种美好性
质以及各式各样的演算法竟然可以施行於我们自己设计的 class types 身上呢？
framework 被设计时，并不知道我们的存在呀！这正是物件导向中的多型（polymorph-
ism）的威力。稍早所说的 C++ 物件模型，偏属程式设计的低层面；这里所说的思考模
式移转，则是程式设计的高层面。能够把新思维模式的威力发挥得最淋漓尽致的，当推
物件导向的 polymorphism（多型）和 generalization（泛型）。如果你没有使用这两
项特性，等於入 C++ 宝山而空手返。


●反覆 炼，循环震荡
    想像 C++ 是一把用来解决程式问题的刀，要它坚轫，要它锋利，就必须经过多次的
回火，在高热和骤冷之间 炼。初学 C++ 语法（syntax）之後，你应该尽快尝试体验 
polymorphism （大致而言也就是虚拟函式的运用）。等到对 OOP 的精神有了大局掌控
的能力，但对 C++ 的许多小细节不甚清楚，就是回到C++ 物件模型 炼的时机。成长，
是在高阶（polymorphism）和低阶（object model）之间反覆震荡，才能够震荡到更高的
位阶，而不是平平庸庸於中阶（C++ syntax）的一滩死水。


●不要沉沦於 C++ syntax
    100 个人跟我说他懂 C++/OOP，只有 10% 不到可以让我认为他没有胡吹大气。太多
的人，上嘛上不到 polymorphism，下嘛又下不到object model。就这样不上不下地卡在 
C++ 语法层面。大一学了C++，到大四快毕业了，连 virtual functions 是怎麽回事都期
期艾艾支支吾吾说不出个道理。有时候我觉得，太苛责同学也於心不忍，因为同学们事实
上处於一种无知的状态，既不知道 C++/OOP 该怎麽学，也不知道哪些书可以教他们那麽
学。所以，苛责同学，不如责怪老师。众所周知，大学教授泰半是动口不动手，普遍的
心态是「论文第一，升等为要；程式语言？哎，末流！」。「末流」课程通常由教授们轮
流教，谁倒楣谁来教；於是就常常有「下学期要教 C++ 语言了，这学期寒（暑）假赶快
去要本书来恶补」的情况发生。偏偏程式语言这东西，只动口不管用，一定要动手，而且
要常动手。老师自己没有摸到C++/OOP 的精神，学生又能学到什麽？
    有些学校资讯系并不教特定的程式语言，老师们的态度是「语言是一种自己学就好了
的东西嘛，拿到大学殿堂来，哎，不入流」！於是应该好好为学生打下实际基础的课程，
却天马行空地腾云驾雾起来，大谈抽象意念。饱读经书的老师们可能忽略了，一个完全
没有技术基础的学子，要的不是形而上的道，而是形而下的器。我们是先能够欣赏具象画
，还是先能够欣赏抽象画？我们不都是先对毕卡索的画大骂「这是什麽东西」，直到自己
的艺术涵养够丰富了、人生阅练更饱满了、能够举一隅以三隅反了、能够接触类旁通左右
逢源了，才转而能够欣赏甚至进入毕卡索的抽象意境吗？
    老师们各有专长，要老师们来教非彼专长的大班课、基础课，我又觉得似乎也太为难
老师了。那麽，苛责老师，不如责怪学校当局。如果学校当局能够聘请经验老道又有教学
热诚的工程师来教这类实务学科，不是三方皆大欢喜吗？不要说什麽制度僵化啦，难以突
破啦，大学是高度自治区，礼聘几位兼任老师，不全都是系上的权责范围内吗？当学子们
在课程上学不到他要的东西，就只好闭门自修。但是，循序性（sequential）语言尚有自
修学会的可能，物件导向语言嘛，以大学生的程度来讲，我认为自修实在困难，只会修出
个四不像、半瓶水。管不到学校！管不到教授！自求多福的情况下，希望看到这篇文章的
你，知道 C++/OOP 该怎麽学。


●不要沉迷於 C++ semantics 和 C++ object model
    对於底层知识有浓厚兴趣的朋友，下探到 object model 领域，一定会非常开心地在
 object size、object layout、vptr/vtbl、以及许多布幕後的技术之间玩将起来。了解
这些东西，当然是好的，但是由於一探究竟得其奥秘的快感与成就感，使得一些朋友们
在这个层面里「玩」起来了，小地方玩得很精，玩得不亦乐乎，玩得忽略了 C++/OOP 的
最终目标。

最终目标是 polymorphism！

    我要说，在 C++ syntax 以及相对低阶的 C++ semantics 里，不要玩得太过火。过
犹不及，会伤身的。C++ 经典名书内附的一些习题，在我看来颇有点玩得过火的味道。至
於什麽百题精选、题库大成，除了修练基本功之外，都满无趣的东西。
    Programming 应该是一种天马行空的想像力与创意的组合；如果你能够自己想题目，
譬如说实作一个天体运行的 class 体系、或是实作一个生物分类（界门纲目科属种）体
系，不是很有趣吗？准备资料的过程中，查查百科全书，你也因此查到了太阳系九大行星
的几何资料，哈雷慧星的轨道周期，或是黑面琵鹭的「界门纲目科属种」英文名称，这
难道不比钻研於 ++++i 或 ----i 或 *&*&p 之类的头脑体操题目有趣吗？（看过不少这
类好笑题目，没一个记下来，只好胡乱写几个运算式。诸位应该知道我说的那种头脑体
操题目）
    固然，在科学与工程的领域里头，无技术无以为立，但别把自己弄得过於僵化，过於
匠气。僵化与匠气是我们教育体系的最大沉疴。到了高专层次，败象显露无遗。


●名书推荐

如果没有介绍几本好书，我就是为德不卒。
让我再节录 <多型与虚拟> 的二刷感言：
<多型与虚拟> 一版二刷感言 （侯俊杰/松岗/1998/08）... C++ 相关书籍，如天上繁星
，如过江之鲫。广博如四库全书者有之（如 The C++ Programming Language、C++ Pri
mer），深奥宛如山重水复有之（如 Inside The C++ Object Model），独沽一味者有之
（如 C++ Programming Style、More Effective C++），独树一帜者有之（如 The Des
ign and Evolution of C++），另辟蹊径者亦有之（如 STL tutorial Reference Guid
e）。...
以下是我认为你应该要拥有的书籍。有趣的是，我才在自己班上做了一个调查（我教的
是物件导向 Windows 程式设计，学生应该要有良好的 C++/OO 基础），拥有以下 1~5 
本书的人举手。举手人数都很少，而且老是那几位（最高记录是拥有四本）。这让我感
觉，强者恒强，弱者恒弱。悲夫！


1. C++ Primer (3/e), Lippman/A.W./1998
（听说 1999 将有中译本）

2. The C++ Programming Language (3/e), Bjarne/A.W./1997
（听说 1999 将有中译本）
以上两本书是 C++ 经典百科。就内容水平而言，我认为同为瑜亮。 普遍的印象是，第
一本较易接受，第二本涩味稍重。第二本书 作者 Bjarne 是 C++ 语言的创造者，所以
有其权威性。我认识的多 位 C++/OOP 高手，都是两书齐具。

3. Inside The C++ Object Model, Lippman/A.W./1996
（中译本 <深度探索 C++ 物件模型>）
全书讲解 C++ object model，上穷碧落下黄泉。内容很好，层次也高， 可惜原文书大
大小小的错误繁如晨星，阅读时需小心。

4. Effective C++, Meyers/A.W./1992
（印象似有中译本，名称忘了，谁可补充说明？）

5. More Effective C++, Meyers/A.W./1996
（有中译本吗？我不知道，谁可补充说明？）
同一作者的这两本书，专讲 C++ programming 的重要观念，使你的程式 更稳健更有效
率。书中许多观念涉及 C++ object model，与 (3) 书混合看， 如鱼得水。

6. Polymorphism in C++ <多型与虚拟> 侯俊杰/松岗/1998
（没有中译本 -- 它本身就是中文书）
在语法粗具的基础上，直接把读者导引到最核心最重要的思想，并且 在建立这个思想的
过程中，提供足够的必要基础。
我只列出一本中文书，是因为这方面的中文书我看得少，英文书看得多。「恐有遗珠之
憾」这类「八方得体」的话，还是说一下好了 :)。
注意，这些都只是强本固元用来扎基础的书籍而已，要观摩大型程式经验，还有诸如 L
arge Scale C++ Software Design（John Lakos/A.W./1996）可以阅读。
OO 的世界，不止 OOP，还有 OOA/OOD，那又是一缸子的学问和一缸子的书。
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